基于测温三极管传感器的温度测控电路设计

扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告

题目：基于测温三极管传感器的温度测控电路设计课程：测控电路与传感器课程设计

专业：测控技术与仪器

班级：测控0902

姓名：张健

学号：091301222

指导教师: 纪晓华杨鹏

完成时间:

总目录第一部分：任务书

第二部分：课程设计报告

第三部分：设计电路图

第二部分

课

程

设

计

报

告

目录

1课题简介 (1)

1.1 基于测温三极管的温度测控电路设计简介 (1)

2设计要求及技术指标 (1)

2.1课程设计的目的和设计的任务 (1)

2.2课程设计的要求及技术指标 (1)

3总方案及原理框图 (1)

3.1设计的原理框图 (1)

3.2 设计的总方案 (2)

4各组成部分的工作原理 (2)

4.1 电路的设计 (2)

4.2 总原理图 (3)

4.3 电路工作原理 (3)

4.4仪器的选择与计算 (3)

4.5制作与调试 (4)

5实验结果分析 (4)

6改进意见、收获、体会、设计总结 (5)

6.1改进意见 (5)

6.2收获、体会、设计总结 (5)

6.3成果展示 (6)

7仪器仪表清单 (7)

8参考文献 (8)

1、课题简介

1.1基于测温三极管的温度测控电路设计简介

应用C1815三极管集电极与基极相连构成二极管温度传感器，温度测量范围为-55℃~l25℃度。三极管温度传感器与电阻组成温度电桥电路，在发酵与食品加工过程中用于监测、控制恒温箱中的温度，此温控电路可实现恒温控制和超温报警指示功能。工作电路输出二值输出；另外可用毫安表模拟显示温控器温度

2、设计要求及技术指标

2.1 课程设计的目的和设计的任务

通过设计了解如何运用电子技术来实现温度测量和控制任务，完成温度测量和控制电路的连接和调试，学会对电子电路的检测和排除电路故障，进一步熟悉常用电子仪器的使用，提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。

1、掌握传感器选择的一般设计方法；

2、掌握模拟IC器件的应用；

3、掌握测量电路的设计方法；

4、培养综合应用所学知识来指导实践的能力。

2.2 课程设计的要求及技术指标

1、设计、组装、调试；

2、恒温度控制温度：80℃

3、报警温度：85℃；

4、使用环境温度：常温

5、输出信号：二值输出控制继电器工作；

6、恒温控制，风机工作指示、超温报警功能；

7、非线性误差：±1％。

3、总方案及原理框图

3.1 设计的原理框图

本课题中测量控制电路组成框图如下所示：

三极管温度传

感器

同向比较器

2

散热

继电器2

驱动电路1

驱动电路2

报警

继电器1

同相比较器

1

差动放大器

电桥

转换电路

指示电路2

指示电路1

图3-1

3.2 设计的总方案

在该装置中恒温设置温度点为80℃，报警设置温度点为85℃

电路工作过程为：由电阻和C1815组成一个温度电桥，由温度传感器采集温度信号，经差动放大后，送到预先调试好的相关温度控制比较电路进行比较，从而控制风机的起停；或发出报警信号。

在温度控制器中，两个温度控制点设置均可通过电位器来进行调节，调节须在装置投入运行前完成。工作时当温度高于80℃时，能使风机断电停止工作，并用指示灯作为工作状态指示器；当温度低于80℃时，情况正好相反，使风机开始工作。当温度高于85℃时，发出报警信号。

注意事项：为避免测温三极管本身通电产生的温度升高对测温的影响，电路设计时注意不要使通过测温元件的电流超过0.5mA。

4、各组成部分的工作原理

4.1电路的设计

三

极

管

温

度

传

感器

同向比较器

2

散热

继电器2

驱动电路1

驱动电路2

报警

继电器1

同相比较器

1

差动放大器

电桥

转换电路

指示电路2

指示电路1

图 4-1

4.2总原理图

85

3

2

6

7

4

1IC1

UA741CN

2

3

1

8

4

A

IC2A

MC4558CN

2

3

1

8

4

A

IC2A

MC4558CN

Q2C1815

Q3

D3

D4

D1

RED

D2

GREEN

J1

J2

R1R9Res2

R2

R3R4

R5

R7R8

R10

R14

R12

R11Wx W1

W2W5

W6

Q1C1815

+12VCC

-12VCC

+12VCC

+12VCC

+12VCC

R13

20VCC

20VCC

+12VCC

+12VCC

-12VCC

-12VCC

1

2JP1

123

JP3

123

JP2

Q1+Q1-

Q1+Q1-

三极管温度传感器

图4-2

4.3 电路工作原理

Rl ，R2，W X 和BGl 组成一个温度电桥，BGl 由硅三极管接成二极管，制成温度传感器。放大了的温度信号由ICl 的6脚分别加至IC2-1组成的温度报警器和IC2—2组成的温度控制器上。在温度控制器中，W6为温度控制点设置电位器。在该装置中设置点为80℃，当温度高于80℃时，由运算放大器构成的比较器输出高电平，使晶体管BG3(C1815)导通，带动一次继电器J2(JQX-13F)，则中问继电器J3断开，风机断电停止工作，其中D2作为工作状态指示器。当温度低于80℃时，情况正好相反，使晶体管BG3(C1815)截止，一次继电器J2(JQX-13F)断电，中间继电器J3通电，风机开始工作。W5为温度报警点设置电位器。另外，ICl 的输出可由微安表指示，W3和W4为表头校准电位器。

4.4仪器的选择与计算

为避免测温晶体管本身通电产生的温度升高对测温的影响，电路设计时注意不要使通过测温元件的电流超过1mA 。电桥平衡桥臂上流过的电流取0.5 mA 。

放大电路ICl 选用集成电路741，IC2选用集成电路4558，IC3选用报警声集成电路。