温度检测电路设计论文

模拟电子线路课程设计报告设计课题：温度检测电路

专业班级：电子1111班

学生姓名：黄伟

指导教师：陈惠斌

设计时间： 2013年1月1日

信息工程学院

温度检测电路设计

一、设计任务与要求

1．设计一个温度测量电路可以实现对外界环境温度的检测；

2．测量温度范围0°-70°；

3．0-7V对应温度范围为0°-70°。可用万用表观察；

4．温度传感器给定，采用Pt100热敏电阻；

5．使用提供元器件LM358、TL431、阻容元件；

6.完成电路设计及仿真。通用电路板上对设计的电路图进行实物连接

和调试。完成设计报告。

二、方案设计与论证

在温度检测电路中，整个电路采用12V直流供电，LM358P双运放采用正负12伏直流双电源供电，正负电源分别接在双运放的8端口和4端口。电路采用TL432ACLP精密基准电源提供约2.5V恒压，从三极管

2N1771集电极输出1mA~1.5mA恒流，从而构成恒流源，电流通过TP100温度传感器形成电压小信号(TP100的阻值随温度的改变而改变)，电压小信从LM358P的2，3端口输入，通过1,2端口加反馈电阻形成同相放大器把小信号放大，接着从1端口输出，输入到5端口，再从三极管发射极处引入2.5V恒压，输入到6端口，通过电阻的设置形成的减法放大器，使温度为零摄氏度时，即R3为100Ω时7端口输出为0V，由于实际电路中电阻有误差等因素，放大比例不可能百分百精确，因此，通过电位器调零。接着7端口的信号输入到第二个LM358P双运放的3端口，通过同向放大器放大相应倍数，从而达到输出电压对应相应温度。

三、单元电路设计与参数计算

（1）恒流源电路：设置R2=2kΩ，R2不宜过小，太小会使电路烧毁，设置R1=2.4kΩ，同时调节电位器使集电极电流为1.212mA，电位器精度要求较高，在这采用5kΩ的电位器。

（2）第一级同向放大器：设置R4=5.1kΩ，R7=100KΩ,使1端口输出电压为2.5V

（3）减法放大器：设置R6=R9=R11=R12=10kΩ，从NPN管E端引入2.5V电压使零摄氏度时7端口输出为0V

（4）第二级同向放大器：设置R10=1kΩ，R8=10kΩ，使放大倍数为11倍，从而实现1V对应应10摄氏度。

注：为减小误差R4，R7，R6,R8，R9，R10，R11，R12不宜过小。

四、总原理图及元器件清单

1．总原理图

1．元件清单

元件序号型号主要参数数量备注

R1电阻 2.4kΩ1

R2电阻 2 kΩ1

R3电阻100Ω1代替PT100

R4电阻 5.1 kΩ1

R5电位器 5 kΩ1调零

R6电阻10 kΩ1

R7电阻100 kΩ1

R8电阻10 kΩ1

R9电阻10 kΩ1

R10电阻 1 kΩ1

R11电阻10 kΩ1

R12电阻10 kΩ1

U1TL431ACLP1

Q12N17111

U2LM358P2

五、性能测试与分析

（1）用100Ω的电阻代替PT100零摄氏度时的阻值，进行调零，使最后一级运放输出为零。

（2）接入PT100测量室温和体温。

（3）测量数据

测量值实际值

室温27℃25℃

体温18.4℃18℃

（4）误差分析

实际值由精密仪器提供，有较高的精准度，测量值相比之下不那么精确。产生误差的原因有：

1·电路中电阻原件不够精确，电位器精度不够高；

2·理论计算得到的原件参数实际原件的标称值不可能完全一致；

3·焊接时电路产生电阻，从而产生误差；

4·温度传感器的灵敏度也直接影响测量值；

5．测量体温时测量者与温度传感器接触的面积与精密仪器测量时不一样也将产生误差；

6·万用表的精度也直接影响测量结果。

六、结论与心得

结论：

实验中，仿真软件设计出来的电路在实际中不一定适用，比如上图

R2的取值，在仿真软件上可取100Ω，然而在实际电路中却会烧毁电路，所以在仿真成立的情况下我们还需要认真分析在实际电路中是否可以实现。在仿真软件中电阻阻值可以随意取，但实际中并不是每个阻值都可以找到，所以设计完之后我们还有结合实际元件不断调试。

心得：

实验设计是一个艰辛的过程，从弄懂原理，熟悉仿真软件使用，设计电路，焊接，到检查错误，每一步都来不得半点马虎，完整的完成一个设计要有足够的耐心与信心，检查错误是一件很费眼力和脑力的活动，但是当你真正冷静坐下来一步一步检测时，每一个错误的发现都是一个惊喜，每个惊喜都会带来成功的喜悦。虽然这次设计花了好长时间，有人说0.5学分，不值得的，但我觉得这不是学分可以衡量的，这是一个解决问题能力的提升，这次设计教会我最重要的一个原理是，别人只能给你指导，最终解决问题的主体是自己，所以要对自己有足够的信心，学会独立解决问题。

七、参考文献

[1] 《电子线路》（线性部分，作者：谢嘉奎）

[2] 百度文库