模电课程设计--温度报警器的设计与制作

模电课程设计--温度报警器的设计与制作

郑州科技学院

《模拟电子技术》课程设计

题目温度报警器的设计与制作

学生姓名李涛

专业班级10级电子科学与技术三班

学号*********

指导教师刘筠筠

完成时间2012年10月22日

目录

1 绪论 (1)

2 课程设计的任务与要求 (1)

2.1简要说明 (1)

2.2任务和要求 (2)

3 整体电路构思 (2)

3.1总体方案 (2)

3.2设计方案 (3)

4 电路工作原理及说明 (3)

5 单元电路的设计 (4)

5.1 单元电路介绍 (4)

5.2 lm358 引脚图和功能说明 (5)

5.3 9014三极管参数 (6)

5.4 热敏电阻 (8)

5.4.1 热敏电阻的主要参数 (8)

5.4.2 热敏电阻的分类 (9)

5.4.3 NTC热敏电阻 (9)

5.4.4 热敏电阻的应用 (11)

6 硬件的制作与调试 (11)

6.1 制作电路 (11)

6.2 调试电路 (12)

7 设计总结 (12)

参考文献 (14)

附录1 总体电路原理图 (15)

附录2 元器件清单 (16)

1 绪论

温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着现代工、农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。温度控制电路在工、农业生产中有着广泛的应用。日常生活也可以见到，如电冰箱的自动制冷、空调器的自动控制、大棚种植温度的自动控制等等。利用（模拟）温度控制开关和声响集成电路制作一个温度报警器，也可以演示自动控制电路的工作原理。电路的触发端接在固定电阻器和微调电阻器的中间，改变电阻的分压，我们就模拟外界环境的温度变化或降低。当电路的触发端电压降低到我们预设的低电压时（低温），触发声响集成单频电路工作。当电路的触发端电压升高到我们预设的高电压时（高温），触发声响集成电路工作。即达到了调节微调电阻器的阻值，改变电路以不同声响报警时的温度。从而达到了以电压模拟温度变化的控制。

2 课程设计的任务与要求

2.1 简要说明

在一些要求恒温的场所，如生物实验室、蔬菜大棚等，对温度有一定的温度要求。如果温度太高，则应及时采取降温措施；如果温度太低，则应及时采取升温措施。为便于及时了解温度是否正常，可使用温度报警器。

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2.2 任务和要求

(1）当温度在30℃至60℃范围内时报警器不发声响，当温度超过这个范围时，报警器发出声响，并根据不同音调区分温度的高低，即：当温度高与60℃时，报警器发出不同的声音。

(2）可用5—15V直流稳压电源供电。

(3）在保证性能的前提下，尽量减少功耗，降低成本。

3 整体电路构思

3.1 总体方案

本次温度报警电路的设计我们用压电陶瓷蜂鸣器作为报警电路的电声元件，通过电压的变化来模拟温度的高低，以0℃为0mv，温度每上升1℃，递增2mv；由于变化的电压值较小，所以我们采用放大电路对其进行放大100倍，然后通过后级比较电路对电压进行比较，当温度在30℃至60℃范围内（允许误差±1℃）即电压在20mv至60mv时报警器不发声响，当温度超过这个范围时，即当接收到的输入电压（前级放大器的输出）小于2V （30℃时放大器输出为2V）或者大于6V时（60℃时放大器输出为6V），输出高电平以驱动后级的发生报警电路报警器发出声响，并根据不同音调区分温度的高低。

电路所需直流电源由5v-15v的直流电压提供。

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3.2 设计方案

电路框图如下：

图3-1 电路框图

根据整体构思，所设计电路分为四个模块：直流电源、信号放大电路，比较电路和报警电路。其中直流电源由变压器、整流桥、滤波电路、稳压器组成；放大器的设计采用集成运放放大；对于比较器我们选择窗口比较器，通过电压的变化可以模拟实现高温。

4 电路工作原理及说明

如图4-1电路原理图，利用电路中的运算放大器LM358做

成的一个电压比较器。所谓电压比较器，就是当它的同相输入端

（第3脚）的电位高于反相输入端（第2脚）的电位的时候，其

输出端（第1脚）输出为高电平；当同相输入端的电位低于反相

输入端的时候，输出端立刻翻转为低电平。根据这个特点，我们

在其两个输入端分别建立一个独立的分压回路，其中的固定电阻

R1、R2为运放的反相端提供一个固定不变的参考电位。而运放

的同相输入端的电位则由RT、R3及RW共同决定，当温度升高

的时候，负温度系数的热敏电阻RT的阻值会明显降低，导致运

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放同相输入的电位在原来的基础上升高。调节RW，可以使达到某个设定温度时，运放的同相输入端电位正好高于反相输入端的电位，这时输出端为高电平，这个高电平能够使得一只小功率NPN三极管9014饱和导通，蜂鸣器得电发出高频声响。

图4-1 电路工作原理图5 单元电路的设计

5.1单元电路介绍

其中直流电源由变压器、整流桥、滤波电路、稳压器组成；

放大器的设计采用集成运放放大；

比较器采用窗口比较器，通过电压的变化可以模拟实现高温低温的变化；

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图5-1 窗口比较器电路及传输特性

将做好的电路接在一个5V~10V的直流电源上，左右调节电位器RW，在正常情况下，当电位器处于最大阻值时蜂鸣器应发声，而最小阻值时应无声。如果你做好的电路不是这样的话，多数是电路焊接有误或者是元件取值偏差太大！如果电路正常的话，可以调试使得本电路在“危险温度”的时候发出报警声。至于这个“危险温度”设置在什么位置，完全由你个人决定。

5.2 lm358 引脚图和功能说明

LM358里面包括有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用。

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