温度监测及报警电路(热敏电阻+LM324)

温度监测及报警电路（热敏电阻+LM324）姓名：_____孔亮______ 学号：____0928401116____

一、元件介绍：

1、热敏电阻MF53-1：

2、LM324：

LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，lm324原理图如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。

每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。lm324引脚图见图2。

图一图二由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。

3、LED——发光二极管

LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。据分析，LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可超过150lm/W（2010年）。

一般LED工作时，加10mA足以使之正常工作，故电阻值为V o/10mA，即为外加电阻的值，如+5V的电压下可以使用500欧姆的电阻。

二、设计原理：

检测电路采用热敏电阻RT(MF53-1)作为测温元件；采用LM324作比较电路；用发光二极管实现自动报警。

报警分三级：温度>20O C，一个灯亮；

温度>40O C，二个灯亮；

温度>60O C，三个灯亮。

三、M ultisim仿真：

仿真电路设计图

说明：该仿真电路图以5kΩ的电位器模拟热敏电阻MF53—1在不同温度下的阻值，并利用分压电路将不同温度下热敏电阻下方的电位送入LM324与事先计算好的电位进行比较，当其电位大于事先计算好的电位时，运放输出高电平，点亮LED，达到报警的效果。

分压电阻阻值的计算：

温度=20 ℃时，热敏电阻阻值为3.5千欧，此时R5与R6之间的电位为：

1/（3.5+1）×9=2伏特

温度=40 ℃时，热敏电阻阻值为1.64千欧，此时R5与R6之间的电位为：

1/（1.64+1）×9=3.46伏特

温度=60 ℃时，热敏电阻阻值为823欧，此时R5与R6之间的电位为：

1000/（823+1000）×9=5伏特

假定分压电路的电流为1毫安，则：

R4=2伏特/1毫安=2千欧

R4+R1=3.46伏特/1毫安=3.46千欧

R4+R1+R2=5伏特/1毫安=5千欧

R4+R1+R2+R3=9伏特/1毫安=9千欧

故得到：R4=2千欧，R1=1.46千欧，R2=1.54千欧，R3=4千欧

. 仿真结果：

温度>20℃场景模拟（一个灯亮）

温度>40℃场景模拟（两个灯亮）

.

温度>60℃场景模拟（三个灯亮）

四、实际电路测量：

电路现象：调节电位器，当刚刚一个灯亮时，此时测得R5与R5之间电位为1.94伏特；当刚刚两个灯亮时，此时测得R5与R5之间电位为3.42伏特；当刚刚三个灯亮时，此时测得R5与R5之间电位为4.99伏特。

电路功能验证：

一个灯亮时：

R5与R5之间电位=1000/（1000+R6）=1.94÷9

得到：R6=3639欧，查表得电位器此时模拟的温度约为20℃

两个灯亮时：

R5与R5之间电位=1000/（1000+R6）=3.42÷9

得到：R6=1631欧，查表得电位器此时模拟的温度约为40℃

三个灯亮时：

R5与R5之间电位=1000/（1000+R6）=4.99÷9

得到：R6=803欧，查表得电位器此时模拟的温度约为60℃

结论：该电路可以实现测温电路的功能。

五、实验中遇到的问题：

本人在实际实验中接入电源时，误将电源电流档调到0，结果将芯片烧毁，后经上网查询后发现，是因为电流源内部有电流监控装置，用来稳定电流，当输出电流小于预定值时，会主动提升某处的电压，直到输出电流等于预定电流为止。若电流源开路，意味者电流源内部会持续提高控制电压，导致电压端电压过高，烧毁芯片。