【正文】 ............. 16 實(shí)物調(diào)試 ...................................................... 17 6 溫度報(bào)警器的制作、調(diào)試與測(cè)量 ....................................... 19 PCB 板制作 .................................................... 19 溫度報(bào)警器的調(diào)試與誤差分析 .................................... 19 調(diào)試 .................................................... 19 誤差分析 ................................................ 20 7 設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì) ..................................................... 22 參考文獻(xiàn) ............................................................. 23 致謝 ................................................................. 24 附錄一 原理圖 ........................................................ 25 附錄二 PCB 圖 ........................................................ 27 附錄三 實(shí)物 .......................................................... 28 附錄四 元件清單 ...................................................... 29 1 1 緒論 電子技術(shù)是當(dāng)今科技發(fā)展的熱點(diǎn)，世界各國(guó)無(wú)不把它放在優(yōu)先的發(fā)展的地位。課程有許多的顯著特點(diǎn)。要想很好的掌握電子技術(shù)，除了掌握基本器件的原理，電子電路的基本組成及分析方法外，還要掌握電子器件及基本電路的應(yīng)用技術(shù)，課程設(shè)計(jì)就是模擬電子技術(shù)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。我們了解到了設(shè)計(jì)小電子產(chǎn)品的一些常規(guī)方法，以 及培養(yǎng)在討論設(shè)計(jì)方案，計(jì)算元件參數(shù)，購(gòu)買元件，制作電路板，安裝調(diào)試方面的體會(huì)。其利用溫度傳感器將溫度變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，進(jìn)而輸出具體所需電信號(hào)。例外，它的功耗相對(duì)較高。 本次課程設(shè)計(jì)的課題是溫度報(bào)警器，本課程設(shè)計(jì)將就溫度報(bào)警電路的工作原理、參數(shù)計(jì)算、元件選取、電路仿真、電路 調(diào)試等做詳細(xì)的介紹和說(shuō)明。利用熱敏電阻與電阻的組合實(shí)現(xiàn)電橋電路，當(dāng)打破平衡時(shí)，用比較器進(jìn)行比較，當(dāng)符合要求時(shí)輸出電壓是繼電器導(dǎo)通，驅(qū)使報(bào)警電路報(bào)警。 12V,177。 音頻報(bào)警器：當(dāng)輸出電壓達(dá)到 50℃，報(bào)警。 缺點(diǎn)：電路復(fù)雜，實(shí)際制作中元件有誤差，不便實(shí)現(xiàn) 方案二： 此方案的原理框圖如圖 1 所示，利用集成溫度傳感器元件 AD590 進(jìn)行溫度 — 電流的轉(zhuǎn)換。 K— T 變換電路：利用 溫度傳感器獲取被測(cè)量對(duì)象的溫度，將溫度轉(zhuǎn)換為電壓表 示 。 報(bào)警設(shè)備：當(dāng)溫度超過(guò) 50 攝氏度時(shí)，報(bào)警設(shè)備將會(huì)報(bào)警，如發(fā)光二極管亮或者蜂鳴器響。 缺點(diǎn)：成本比較高。 因?yàn)橄鄬?duì)于方案一，方案二更容易實(shí)現(xiàn)。溫度傳感器精確度高，并能通過(guò)簡(jiǎn)易的數(shù)據(jù)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。然而經(jīng)過(guò)絕對(duì)溫度與電壓的轉(zhuǎn)換后還需要變換為攝氏度與電壓的關(guān)系。利用穩(wěn)壓管和電位器電路來(lái)提供所需要的 電壓。在 U2輸出端測(cè)量電壓，即可讀的溫度值。完成了電壓的讀取，還需進(jìn)行電壓比較達(dá)到報(bào)警的目的。調(diào)節(jié)電位器調(diào)至所需報(bào)警溫度 5V。當(dāng)輸出電壓 為 高電平 ，二極管導(dǎo)通 , LED 發(fā)光，蜂鳴器工作，報(bào)警過(guò)程完成。 AD590 是一個(gè)將輸出電流比例轉(zhuǎn)換成絕對(duì)溫度的二終端集成電路溫度變換裝置， 是一種已經(jīng) IC 化的溫度感測(cè)器，它會(huì)將溫度轉(zhuǎn)換為電流。 (2)可測(cè)溫范圍 55℃至 +150℃。 (4)可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。溫度 — 電壓轉(zhuǎn)換電路。由于在 U0輸出端接入電壓跟隨器，緩沖輸入阻抗，電流幾乎全部流經(jīng)電阻 R0. 由 AD590 轉(zhuǎn)換當(dāng)量可知： 6 ??1 = ??0 = ?? ??? (1) 上式中， U1是 AD590 所產(chǎn)生的恒流， U0是輸出端電壓， T是絕對(duì)溫度， R0 是 10K的電阻。 在該電路中，利用了 UA741 作為電壓跟隨器。隔離緩沖。電壓跟隨（保持輸出信號(hào)極性不變）。電壓放大倍數(shù)為一倍，只是改善輸出量的輸出質(zhì)量，不改變輸出值。隔離緩沖作用確保了 AD590 輸出的電壓值穩(wěn)定。這里運(yùn)用到電位器與穩(wěn)壓管提供 的電壓。 單元電路元器件選用參數(shù)說(shuō)明： 為了實(shí)現(xiàn) KT的轉(zhuǎn)換，原理是通過(guò)減法電路實(shí)現(xiàn)，如圖 5所示： 圖 5 減法電路原理圖 差分式減法器分析：在理想運(yùn)放的情況下，利用虛短與虛斷。如取 R4/R2=R3/R1,則有下式： ??2 = (??2??1) ???1 ? (??4??2)? ???????? ??2 = (??4??2)(??1 ? ????????) （ 8） 所以 在 原理圖圖 4中，令 R4=R7=10K， R1=R12=100K， R3_RPOT SM 為可調(diào)電位器，設(shè)置參數(shù)為 ，作為基準(zhǔn)電壓。 比較器電路設(shè)計(jì) 比較器是由運(yùn)算放大器發(fā)展而來(lái)的，比較器電路可以看作是運(yùn)算放大器的一種應(yīng)用電路 。在本次課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，利用過(guò)零比較器的原理設(shè)計(jì)的一個(gè)比較器電路。 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 報(bào)警電路可通過(guò)一個(gè)發(fā)光二極管的亮滅來(lái)報(bào)警或者通過(guò)蜂鳴器的聲光報(bào)警。 10 4 溫度報(bào)警器的仿真 Multisim 仿真軟件簡(jiǎn)介 Multisim 是一個(gè)完成原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件。Multisim 有較先進(jìn)的電路分析功能，可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各種電子電路，可以對(duì)被仿真的電路中的元器件設(shè)置各種故障。它具有以下突出的特點(diǎn)： (1)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便； (2)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)用的元器件，可以完成各種類型的電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)； (3)可以方便的對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和分析； (4)可直接打印輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測(cè)試參數(shù)、曲線和電路原理圖； (5)實(shí)驗(yàn)中不消耗實(shí)際的元器件，種類和數(shù)量不受限制，速度快，效率高； (6)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可直接在產(chǎn)品中使用。仿真結(jié)果分析如下 ： （ 1） 取電流源電流值為 ，轉(zhuǎn)換為攝氏度為 40℃ 。比較器輸出為負(fù)值。圖 10 二極管未發(fā)光。 （ 3） 取電流源電流值為 ，轉(zhuǎn)換為攝氏度為 50℃ ，電壓表讀數(shù)為 ,與理論近似相同，此時(shí)溫度等于 50 攝氏度，比較器輸出為正，二極管導(dǎo)通，圖 9二極管發(fā)光。 由此可見理論值與實(shí)際值基本相吻合。 仿真電路模型見圖 12： 圖 12 仿真電路原理圖 14 5 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 直流穩(wěn)壓電源的基本原理 直 流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器 T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如 圖 13： 圖 13 直流穩(wěn)壓電源基本框架圖 各部分的作用： （ 1）電源變壓器：將電網(wǎng) 220V 的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓 Ui。 （ 2） 整流電路： 降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變成 脈動(dòng)的 直流電 壓 ，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。 （ 4）穩(wěn)壓電路： 濾波后的直流電壓 還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)（一般有 177。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。 單元設(shè)計(jì)電路 變壓器設(shè)計(jì) 電網(wǎng)供電電壓交流 220V(有效值 )50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要電壓值。 15 整流電路設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)采用橋式整流電路作為整流器。 圖 14 橋式整流電路原理 整流電路中二極管的選擇： ∵變壓器的副邊電壓 =12V