測控電路溫度控制及報警系統(tǒng)

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1、測控電路課程設(shè)計報告題目：溫度控制及報警系統(tǒng)學(xué)院：機電工程學(xué)院班級：測控112班組員：日期：2014年6月29日目錄目錄2一.實驗?zāi)康?二.設(shè)計思路3三.電路繪制33.1.溫度信號的采集和放大33.2.信號的過濾63.3.信號的控制63.4.蜂鳴器的驅(qū)動7四.電路的調(diào)試94.1.臨界溫度點以下94.2.臨界溫度點104.3.臨界溫度點以上104.4.占空比調(diào)節(jié)11五.總電路圖12六.總結(jié)1212一.實驗?zāi)康脑O(shè)計一個環(huán)境溫度監(jiān)測報警電路，通過對溫度報警電路的設(shè)計、安裝和調(diào)試，掌握溫度報警電路的工作原理和運算放大器在實際電子電路中的應(yīng)用。電路設(shè)計要求：當溫度在一定范圍內(nèi)時，蜂鳴

2、器不響，當超過某一溫度時，蜂鳴器進行報警即發(fā)出響聲。二.設(shè)計思路大致思路：溫度報警器是通過溫度變化引起熱敏電阻的電阻變化，從而引起電壓變化，從而通過一系列的電路產(chǎn)生相應(yīng)信號，輸入555定時器產(chǎn)生高低電平，當溫度超出臨界時熱敏電阻產(chǎn)生高電平使蜂鳴器發(fā)聲進行報警，當溫度低于臨界時產(chǎn)生為零的低電平，不輸出信號，蜂鳴器不報警。系統(tǒng)框圖如下：蜂鳴器報警信號控制溫度采集和放大三.電路繪制3.1.溫度信號的采集和放大首先12，通過溫度傳感器將溫度模擬信號轉(zhuǎn)化成一定的電信號，由于這個信號是一個相對較小和變化相對緩慢的信號，此時就需要一個對該信號放大的電路，考慮到有一定的干擾信號，而又要避免

3、對干擾信號的放大，所以我們將采取差分放大電路，通過理倫計算當溫度100的時候，對應(yīng)的電信號最大，約等于0.15，所以我們的差分放大倍數(shù)在30-100內(nèi)可調(diào)節(jié)。信號采集和放大處理好了，在信號的采集中會夾雜著一些干擾信號，所以這個時候要對這個信號進行過濾了，而我們需要的信號是一個變化很緩慢的信號，所以我們選擇2階低通濾波器，上限頻率約為100HZ，根據(jù)fh=1/2piRC，于是我們?nèi)=5.1k，C=0.33uF.電路如圖：圖1溫度采集電路12圖2三運放高共模抑制比放大電路三運放高共模抑制比放大電路：電路中輸入級由U1A,U6B兩個同相輸入運算放大器電路并聯(lián)，再與U7C差分輸入

4、串聯(lián)的三運放差動放大電路構(gòu)成，其中U1A,U6B是增加電路的輸入阻抗。電路優(yōu)點：差模信號按差模增益放大，遠高于共模成分（噪聲）；決定增益的電阻（R6、Rp(R9)、R7）理論上對共模抑制比沒有影響，因此電阻的誤差不重要。三運放差分放大電路特點：1)高輸入阻抗。2)高共模抑制比CMRR。3)低噪聲、低漂移。電路對共模輸入信號沒有放大作用，共模電壓增益接近于零。這不僅與實際的共模輸入有關(guān)，而且也與U1A,U6B的失調(diào)電壓和漂移有關(guān)。如果U1A,U6B有相等的漂移速率，且向同一方向漂移，那么漂移就作為共模信號出現(xiàn)，沒有被放大，還能被第二級抑制。這12樣對于U1A,U6B的漂移要求

5、就會降低。U1A,U6B前置放大級的差模增益要做得盡可能高，相比之下，第二級（U7C）的漂移和共模誤差就可以忽略，對放大器的要求就可以大大降低。當R12=R18，R10=R13時，兩級的總增益為兩個差模增益的乘積，即：Avd=(1+（R6+R7）/R9))*(R6/R4)1.1.信號的過濾信號采集和放大處理好了，我們知道任何一個信號的采集都會夾雜著一些干擾信號，所以這個時候要對這個信號進行過濾了，而我們需要的信號是一個變化很緩慢的信號，所以我們選擇2階低通濾波器，如圖：圖3二階低通濾波器選用兩個5.1kΩ、一個1kΩ電阻，兩個0.33μF電容和一個LM324中的一個集成運放

6、，組成一個二階低通濾波電路。1.2.信號的控制如圖所示我們用到的是最普通的比較器，通過設(shè)定相應(yīng)的閾值（0-5.6V可調(diào)），然后與采集到的信號做比較，當大于設(shè)置的信號時輸出低電平，當小于設(shè)置的信號輸出高電平。其中跟隨器是輸出電壓穩(wěn)定，增加帶負載的能力。圖4信號控制電路121.1.蜂鳴器的驅(qū)動根據(jù)設(shè)計要求當超過一定的溫度時蜂鳴器要以1HZ的頻率響，因此我們選了一個周期為1秒的方波振蕩器（由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器），根據(jù)公式我們選R3=1.39M，C=0.33uF.當溫度超過設(shè)定的溫度時，比較器輸出低電平，有方波產(chǎn)生，蜂鳴器響，反之不響。圖5電壓比較器圖6555定時器構(gòu)成的

7、占空比可調(diào)的多諧振蕩器555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的工作原理：它由分壓器、比較器、基本R--S觸發(fā)器和放電三極管等部分組成。分壓器由三個5KW的等值電阻串聯(lián)而成。分壓器為比較器1A、2A提供參考電壓，比較器1A的參考電壓為2/3ccV，加在同相輸入端，比較器2A的參考電壓為1/3cc12V，加在反相輸入端。比較器由兩個結(jié)構(gòu)相同的集成運放1A、2A組成。高電平觸發(fā)信號加在1A的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本R--S觸發(fā)器_DR端的輸入信號；低電平觸發(fā)信號加在2A的同相輸入端，與反相輸入端的參