超温报警电路的模拟系统设计

南昌航空大学

科技学院

课程设计说明书

课程设计名称：电子专业课程设计

课程设计题目：超温报警电路的模拟系统设计

学院名称：南昌航空大学科技学院信息工程系专业：电子信息工程班级：

学号：姓名：

评分：教师：

20 年月日

摘要

随着科学技术的发展，人类对自动控制线路的开发不断深入，对各种控制线路的保护意识也逐渐增强。其中的超温报警电路是在实际应用中相当广泛的安全保护电路。所有电路均按基本功能分类编排，包括车辆类报警、有害气体类报警、无线遥控类报警、定时提醒类报警、设备故障类报警、电话自动类报警、电源安全及其他类报警应用电路。这些电路既有简单易制的家用防盗报警器电路，也有电路复杂的多功能报警器电路。在现实生活中，常有一种工程技术，即自动温度补偿的设备，在规定温度内正常工作，设备温度一旦超出上限，便立即切断电源报警。本次设计主要运用基本的模拟电子技术基础和传感器原理的知识，从基本的元器件出发，实现了超温报警电路的设计。超温报警电路是采用LM324温度传感器设计的，报警温度超过设定温度时会发出光报警信号。本电路主要由低功耗四运算放大器LM324、热敏电阻、LED发光二极管等元器件组成，并利用热敏电阻的阻值随着温度的升高而增大这个原理改变四运算放大器LM324比较器的比较电压，使其输出产生变化，从而引起发光二极管发出可见光，从而起到温度指示的作用。在实际应用中，利用发光二极管的温度指示作用来判断环境温度的变化，从而减少不必要的损失。

关键词：超温报警、热敏电阻、自动控制。

目录

前言 (1)

第一章设计要求与方案 (2)

第二章电路设计 (3)

2.1 主要包含的内容 (3)

2.2 稳压源电路设计 (3)

2.3 测量电路的设计 (4)

2.4 放大电路设计 (4)

2.5 报警电路设计 (5)

2.6 整体电路 (5)

第三章实验调试与分析 (7)

结论 (8)

参考文献 (9)

附录一元器件清单 (10)

前言

温度测量与控制电路广泛应用于生产生活中的各个方面，特别是在工业生产中，温度自动控制已经成为一个相当成熟的技术。本次课程设计给我们创造了良好的学习机会：一是查阅资料将自己所学的数字电子技术，模拟电子技术，以及传感器的相关知识综合运用，二是系统了解温度监测的详细过程，为日后的学习和工作增长知识，积累经验。同时经过查资料、撰写设计报告等，加强在电子技术方面解决实际问题的能力，基本掌握常用模拟电子线路的相关知识，提高模拟电子线路的制作、调试和测试能力。

在确定课设题目，经仔细分析问题后，我们发现实现课题要求——温度控制的基本原理是采用简单芯片构成电路。在了解单元电路的基本构成后，我们总结出电路实现的基本原理，即通过将热敏电阻受温度影响所产生的输出电压送至LM324集成电路内部各级比较器，从而输出与温度相对应的显示值。通过电阻分压，做温度控制开关，从而达到控制温度的作用。本应用具有温度报警功能，当发热体靠经热敏电阻时，热敏电阻阻值变大，使得LM324同相输入大于发相输入，输出端输出高电平，LED发光二极管依次点亮达到温度指示和报警功能。

第一章设计要求与方案

1.1设计要求

本次设计的题目为超温报警电路的模拟系统设计，顾名思义就是运用温度传感器的温度特性从而达到超过一定设定的温度时的报警作用。其主要功能和指标如下：

1. 利用温度传感器（热敏电阻）测量某环境的温度。

2. 当温度超过设定的值时发出警报。

3. 采用蜂鸣器报警，声音大小由环境温度与报警温度的差值决定。

4. 了解由555定时器构成的报警电路及原理。

1.2设计方案

本实验首先通过一个由放大器LM358P U1A组成的电压跟随器，使该放大器的输出电压稳定在2.5V左右，该电压刚好能满足测量电路的工作，R10处本应接一个热敏电阻，由于元器件的缺乏，此处用一个精密电位器代替，首先确定好一个阻值，相当于设定了一个特定的温度，当改变电位器R10的阻值时，放大器LM358P U1B的输入电压发生变化，通过放大电路使555定时器产生脉冲信号，从而蜂鸣器发出间歇的响声。

第二章电路设计

2.1 主要包含的内容

1.稳压源电路的设计

2.测量电路的设计

3.放大电路的设计

4.报警电路的设计

2.2 稳压源电路设计

利用运放LM358构成电压跟随器，形成稳定的电压源供测量电路使用。其中D1采用4.7V左右的稳压管，调节R8使电压跟随器U1A的输出Uo1稳定在2.5V，为后面的测量电路提供可靠地电源供应，其电路原理图如图3.2：

图2.1 稳压电源电路图

2.3 测量电路的设计

图2.2 测量电路

以热敏电阻作为温度传感器进行温度的测量，采用的热敏电阻为正温度系数，即随着温度的升高，阻值增大。该热敏电阻在常温时阻值约为680Ω（在电路图中以可变电阻R10代替），该部分电路原理图如图2，图中的V1可用图1中Uo1代替。

2.4 放大电路设计

利用运放LM358构成差动放大电路，如图3.4，运放LM358对从5脚和6脚过来的电压进行相减放大。

U

图2.3 放大电路

（注：图中的V1可用图1中Uo1代替。R10等效为正温度系数热敏电阻）

2.5 报警电路设计

报警电路相对简单，5V的稳压二极管使蜂鸣器工作在正常状态，避免当温度过高时将蜂鸣器烧坏。该部分电路图如图3.5：

图2.4 报警电路

2.6 整体电路

通过以上设计，得到该温度报警器的总体电路图（如图2.5）。

图2.5 整体电路