测控电路课程设计温度测控电路

燕山大学

测控电路课程设计说明书题目温度测控电路

学院（系）：电气工程学院

年级专业： XX医疗仪器X班

学号： XXXXXXXXXXXX

学生姓名： XXX

指导教师： XX

教师职称： XX

燕山大学课程设计（论文）任务书

院（系）：电气工程学院基层教学单位：电子实验中心

20xx年7月 2日

燕山大学课程设计评审意见表

目录

第1章引言 (2)

1.1温度测量系统的简介 (2)

第2章温度测量仪的电路设计 (3)

2.1 温度测量仪总体框图 (3)

2.2 AD590集成温度传感器 (4)

2.3 K—℃变换器 (6)

2.4 放大器 (7)

2.5 比较器 (8)

2.6 报警电路设计 (9)

2.7 电路原理图 (10)

第3章仿真与制作 (11)

3.1 电路的仿真 (11)

3.2 仿真结果及其分析 (12)

第4章课程设计总结 (13)

附录元件清单 (14)

参考文献 (15)

第1章引言

1.1温度测量系统的简介

生活中有很多需要温度测量的地方比如热水器、电冰箱等温度测量系统就是必不可少的。它包括了温度传感器、放大器、

比较器、电阻、模拟电路实验箱、发光二极管、蜂鸣器等等。其中温度传感器是一个热敏电阻，它通过感知温度的变化来改变电路中电流的大小，并影

响电路中二极管和蜂鸣器中所通过的电流，使其产生变化。而后通过multisim 软件仿真的实现来使二极管发光以及使蜂鸣器报警，从而来实现温度预警。

温度的测量是生产生活中时常需要的工作，进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器测温系统等高科技的方向迅速发展。

Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics 简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

第2章温度测量仪的电路设计

2.1 温度测量仪总体框图

使用温度测量仪，首先经过AD590集成温度传感器的作用，使外界温度转换为电流用表示。因为上述为绝对温度K和电流之间的转换关系，而在设

计中我们需要采用℃，所以我们必须使其转换成摄氏温度℃和电流之间的关系，这就要用到K —℃变换器。通过K —℃变换器的作用，我们便得到想要的℃和电流之间的直接转换关系。得到的电流再经过放大器的放大，即可直接用电压表读出被测对象的温度值。然后放大后的电压接一比较器，比较器的输出端接报警设备。报警设备可由一个发光二极管组成。在设置了预警温度后，由比较器输出端的电压决定二极管是否发光，从而起到警报作用。基本原理图如图2.1.1所示。

图2.1.1温度测量仪原理框图

2.2 AD590集成温度传感器

AD590是利用PN 结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传

感器。这种器件在被测温度一定时，相当于一个恒流源。该器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。即使电源在5～15V 之间变化，其电流只是在1μA 以下作微小变化.

1、流过器件的电流(μA) 等于器件所处环境的热力学温度(开尔文) 度数。

2、 可测量范围-55℃至150℃.

3、 供电电压范围+4V 至+30V.

AD590集成温度传感器进行温度～电流转换。它是一种电流型二端器件，其内部已作修正，具有良好的互换性和线性。有消除电源波动的特性。输出阻抗达10M Ω，转换当量为K A /1μ。器件采用B －1型金属壳封装。

温度—电压变换电路如图2.2.2所示。由图可得：

由 611/10/O U U uA K R R K -==⨯=⨯ （R 一般取10K Ω）

所以110/U mV K =。

图2.2.1 AD590原件符号

图2.2.2 温度——电压转换电路2.2K—℃变换器

因为AD590的温控电流值是对应绝对温度K ，而在设计中需要采用℃，由运放组成的加法器可以实现这一转换，参考电路如下图2.3

图2.3 K —℃变换电路

设流经R2,R1,R3的电流分别为 1,2,3i i i 对图2.3的反相输入节点可列出下面的方程： 123i i i += 由此得

12

123

R U U U R R R --= ( 2.3.1 ) 若 123R R R == （实际应用中可取

R1=R2=R3=5 KΩ）

而 123'////R R R R = 计算得 ' 1.67R K =Ω 则式 ( 2.3.1 )可变为

21R U U U =- （ 2.3.2 )

元件参数的确定和－U R 选取的指导思想是：0℃（即273K ）时，U2 = 0 V 综合式（2.2.1），可得

2.73R U V =。 ( 2.

3.3 )

2.3 放大器

图2.4 反相比例放大器

设流经R4，R6的电流分别为i4，i6。 由虚断的概念可知，i4=i6， 所以得出:

63

42

R U R U = （2.4.1） 为了提供一个合适的静态偏置，以及减小输入级偏置电流引起的运算误差，故在其同向端接入一个平衡电阻

546//R R R = ( 2.4.2 )

要使U3满足100mV/℃， 又因为 U2=10mV/℃， 由式（2.4.1）可得