集成温度传感器人体体温测量及报警电路
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集成温度传感器集成温度传感器具有体积小、线性好、反应灵敏等优点,所以应用十分广泛。
集成温度传感器是把感温元件(常为PN 结)与有关的电子线路集成在很小的硅片上封装而成。
由于PN 结不能耐高温,所以集成温度传感器通常测量150℃以下的温度。
集成温度传感器按输出量不同可分为:电流型、电压型和频率型三大类。
集成温度传感器基本工作原理图1为集成温度传感器原理示意图。
图1 集成温度传感器基本原理图其中V1、V2为差分对管,由恒流源提供的I1、I2分别为V1、V2的集电极电流,则△Ube 为:1—1只要I1/I2为一恒定值,则△Ube 与温度T 为单值线性函数关系。
这就是集成温度传感器的基本工作原理。
)ln(21γII q KTU be=∆电压输出型集成温度传感器图2所示电路为电压输出型温度传感器。
图2电压输出型原理电路图V1、V2为差分对管,调节电阻R1,可使I1=I2,当对管V1、V2的β值大于等于1时,电路输出电压UO 为:由此可得:R1、R2不变则U0与T 成线性关系。
若R1=940Ω,R2=30K Ω,γ=37,则电路输出温度系数为10mV/K 。
电流输出型集成温度传感器 如图3所示:21220R R U R I U be∆==γln 210qKTR R U U be ==∆图3 电流输出型原理电路图对管V1、V2作为恒流源负载,V3、V4作为感温元件,V3、V4发射结面积之比为γ,此时电流源总电流IT 为:当R 、γ为恒定量时,IT 与T 成线性关系。
若R=358Ω,γ=8,则电路输出温度系数为1μA/K 。
集成温度传感器应用举例1.AD590集成温度传感器应用电路γln 2221qRKTR U I I be T =∆==图2-31 简单测温电路集成温度传感器用于热电偶参考端的补偿电路如图2-32所示,AD590应与热电偶参考端处于同一温度下。
图2-32 热电偶参考端补偿电路2.LM334集成温度传感器应用电路LM334是三端电流输出型温度传感器,其输出电流对于环境温度为线性变化。
集成温度传感器温度测量及控制系统报告书小组成员:2016年9月10日一、题目介绍主要任务:1. 集成温度传感器选用AD590,为电流输出型器件,设计完成电流-电压转换主电路,信号放大电路;压频转换电路;进行三位数码管(小数点后一位)显示。
2. 温度设定及控制电路。
3. 温度超限报警电路(采用发光二极管报警,不闪烁)。
技术指标:测温范围:室温~45℃控制温度:±2℃二、总体方案设计根据课题要求,我们设计了如下的方案:如上图所示,我们的设计思路是:测温系统:(上图中间部分)先将传感器AD590输出的与热力学温度对应的电流转换成以“伏”为量级的电压,再将这个电压经过平移与放大,转换成与摄氏度对应的电压,且大小适合于输入锁相环4046。
通过锁相环4046实现压频转换的功能,将之前的电压转换成对应频率的方波。
这样就逐步实现了电流-电压-频率与摄氏温度的一一对应关系。
最后将得到的方波输入数码管显示电路就可以显示出测得的温度。
报警系统:(上图左下部分)我们考虑了两种方式来实现报警功能,即比较数字信号还是模拟信号。
本系统采用了比较模拟信号的方案,即将放大后的电压信号与设定的报警电压比较,后文的温度控制系统也采用了类似的方案。
我们利用了减法器来作为报警电路,将与测得温度相对应的电压输入减法器的正极,将设定的报警电压输入减法器的负极,这样当实际温度比设定温度高时,减法器输出电压为正,发光二极管导通报警;当实际温度比设定温度低时,减法器输出电压为负,发光二极管不导通。
这样就实现了报警功能。
温度控制系统:(上图右上部分)温度控制电路为一个比较器,我们通过滑动变阻器来改变设定电压从而改变设定温度,将之与测得的电压比较。
当设定温度高于实际温度时,比较器输出高电平带动发光二极管和加热线圈工作;当设定温度低于实际温度时,比较器输出低电平,二极管和加热线圈均不工作。
这样该系统就能够较为精确地控制温度。
三、具体内容按照要求的分工,我主要负责的部分是测温电路,放大电路和压频转换电路,但在实际工作过程中,每一部分电路都是通过两人共同探讨,相互协作才成功搭建完成的,因而得以掌握了更多的电路原理和搭线技巧。
设计一个温度监测和显示报警电路温度监测和显示报警电路是一种用于监测环境温度并在超出设定温度范围时发出声音或光提示的电路。
它广泛应用于各种需要对温度进行实时监测和控制的场合,例如工业生产、仓储管道、实验室等。
下面,我将详细介绍一个基于温度传感器、控制IC和蜂鸣器的温度监测和显示报警电路的设计方案。
设计材料准备:1.温度传感器(例如DS18B20)2.控制IC(例如LM35)3.蜂鸣器4.面包板5.连接线6.电阻7.LED电路连接:1.将温度传感器的三个引脚(VCC、GND、DATA)分别连接到面包板上的电源模块(+5V、GND)和数字引脚上。
2.将控制IC的电源引脚(VCC、GND)连接到面包板的电源模块上。
3.将蜂鸣器的两个引脚连接到面包板的数字引脚上。
4.将LM35的输出引脚连接到面包板的模拟引脚上。
5.将一个电阻连接到LED的负极,再将另一端连接到面包板上的数字引脚上。
电路原理:1.温度传感器和控制IC共同组成了温度检测模块。
温度传感器负责检测环境温度,并将温度值以数字信号传递给控制IC。
2.控制IC负责接收温度传感器的数据,并将其转换为模拟信号,通过模拟引脚输出。
3.模拟信号经过一个电阻划定电流范围,并将电流传递给LED,控制LED的亮度,实现温度的可视化显示。
4.如果温度超出设定的范围,控制IC将通过数字引脚控制蜂鸣器发出声音报警。
电路设计思路:1.首先,根据具体需求确定温度报警的上限和下限。
2.将温度传感器的引脚连接到面包板上。
3.根据温度传感器的规格书和控制IC的数据手册,确定它们的使用电压范围。
4.根据温度传感器和控制IC的电压需求,选择适当的电源模块供电。
5. 连接电路后,利用Arduino等开发板进行代码编写,实现温度的实时监测。
6.编写代码,让控制IC判断当前环境温度是否超出设定的温度范围。
7.根据超出设定温度范围与否的判断结果,控制蜂鸣器的状态。
在设计和搭建电路时需要注意的一些问题:1.确保连接的准确性,例如正确连接传感器的引脚。
人体热释电红外感应电路TX0001人体热释电红外感应电路TX0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。
它和BISS0001芯片完全兼容,它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。
它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置,特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域,或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。
TX0001完全兼容BIS0001,不但可以直接替代原用于BIS0001的场合,而且功耗更低,尤其是价格很有竞争力,以BIS0001为例,一般市场售价为3.6元,而TX0001价格可以做到2.2元,大批量价格另议。
感兴趣的客户可以购买样片进行测试,每次需支付15元的邮费。
特点*CMOS工艺*数模混合*具有独立的高输入阻抗运算放大器*内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰*内设延迟时间定时器和封锁时间定时器*采用16脚DIP封装管脚图管脚说明工作原理TX0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。
以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形,来说明其工作过程。
不可重复触发工作方式下的波形首先,根据实际需要,利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路,将信号放大。
然后耦合给运算放大器OP2,再进行第二级放大,同时将直流电位抬高为VM(≈0.5VDD)后,将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器,检出有效触发信号Vs。
由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD,所以,当VDD=5V 时,可有效抑制±1V的噪声干扰,提高系统的可靠性。
COP3是一个条件比较器。
当输入电压Vc<VR(≈0.2VDD)时,COP3输出为低电平封住了与门U2,禁止触发信号Vs向下级传递;而当Vc>VR时,COP3输出为高电平,进入延时周期。
温度监测及报警电路(热敏电阻+LM324)姓名:_孔亮_ 学号:_0928401116一、元件介绍:1、热敏电阻MF53-1:2、LM324LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,Im324原理图如 图所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外,四组运 放相互独立。
每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“ +”、“- ”为两个信号输入端,“ V+”、“V -”为正、负电源端,“ Vo”为输 出端。
两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端 Vo 的信号 与该输入端的相位相反;Vi+ ( +)为同相输入端,表示运放输出端 Vo 的信号与 该输入端的相位相同。
Im324引脚图见图2。
由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用, 价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。
3、LED 发光二极管LED (Light-Emitti ng-Diode 中文意思为发光二极管,是一种能够将电能转化为可见光的半导体,它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理, 而采用电场发光。
据分析,LED 的特点非常明显,寿命长、光效高、无辐射与低 功耗。
LED 的光谱几乎全部集中于可见光频段, 其发光效率可超过150lm/W (2010 年)。
一般LED 工作时,加10mA 足以使之正常工作,故电阻值为 Vo/10mA 即为 外加电阻的值,如+5V 的电压下可以使用500欧姆的电阻。
二、设计原理:检测电路采用热敏电阻RT (MF53-1)作为测温元件;采用LM324(乍比较电路; 用发光二极管实现自动报警。
报警分三级:温度>20°C, —个灯亮; 温度>40°C,二个灯亮; 温度>60°C,三个灯亮。
1]V- LM324V+[L1 2T J 4;6 •14 13 12 11 109 8三、MUItisim 仿真:仿真电路设计图说明:该仿真电路图以5k Q的电位器模拟热敏电阻MF5—1在不同温度下的阻值,并利用分压电路将不同温度下热敏电阻下方的电位送入LM324与事先计算好的电位进行比较,当其电位大于事先计算好的电位时,运放输出高电平,点亮LED达到报警的效果。
一款人体感应开关电路图笔者手头有一个人体感应开关,它采用了专用感应集成电路HT7610B,外围电路简洁,性能颇佳,可靠性高,现介绍如下:根据实物绘出的电路见图。
当开关SW置于“自动”位置时,RE-200B将感应到的人体释放的红外线转换成微弱的电信号送至HT7610B的{11}脚,经内部二级放大和阻容选频网络选频后,在{20}脚输出0.3~3Hz的交变信号,当此信号幅度大于2V时,{2}脚就会输出一个与交流电源电压同步的方波电压,驱动双向可控硅过零触发导通,点亮电灯。
VR1为延迟时间调节电位器,灯点亮后,延迟熄灯时间可在8秒至6分钟之间任意调节;VR2为亮暗起控调节电位器,可以调节在白天和夜晚之间的任一亮度时起控,此时电灯点亮。
亦脚(VDD端)设计的点灯阈值电压为8V,亦脚电压低于8V灯不能点亮,只有高于8V灯才能点亮。
1.红外测温仪前置放大电路2.热释电红外传感器热释电红外传感器是最常用的红外检测器之一,其工作原理是利用热释电效应,即在钛酸钡一类晶体上、下表面设置电极,在上表面加以黑色膜,若有红外线间歇地照射,其表面温度上升△T,其晶体内部的原子排列将产生变化,引起自发极化电荷,在上下电极之间产生电压△U。
常用的热释电红外线光敏元件的材料有陶瓷氧化物和压电晶体,例如,钛酸钡、钽酸锂、硫酸三甘肽及钛铅酸铅等。
热释电红外传感器的电路图、外形图如下图所示。
热释电红外温度传感器的特点是反应速度快、灵敏度高、准确度高、测量范围广、使用方便,尤其非接触式测量使红外温度传感器和以红外传感器为核心的红外测温模块、红外测温仪在工业现场、国防建设、科学研究等领域得以广泛应用。
主要应用于铁路、车辆、石油化工、食品、医药、塑料、橡胶、纺织、造纸、电力等行业的温度测量、温度检测、设备故障的诊断。
特别适用于高温和危险场合的远距离测温。
一、人体感应开关该电路广泛应用于防盗报警器、自动门、自动风扇、展览会及旅游景点的自动解说系统、楼梯及教室照明灯的控制等产品中。
温度监测报警器电路图发布:2011-08-19 | 作者: | 来源: caiduoshi | 查看:1809次| 用户关注:本文介绍的温度监测报警器,具有“高”、“中”、“低”3档温度指示,能在温度偏高或偏低时发出报警信号,可用于大棚、温室等需要温度监控的场合。
电路工作原理该温度监测报警器电路由温度检测/指示电路和声音报警电路组成,如图所示。
温度检测/指示电路由电阻器RI、R2、控制集成电路IC1、热敏电阻器(温度传感器)RT、电位器RP、二极管VDI和发光二极管VL1~VL3组成。
声音报警电路由二极管VD2、VD3、电本文介绍的温度监测报警器,具有“高”、“中”、“低”3档温度指示,能在温度偏高或偏低时发出报警信号,可用于大棚、温室等需要温度监控的场合。
电路工作原理该温度监测报警器电路由温度检测/指示电路和声音报警电路组成,如图所示。
温度检测/指示电路由电阻器RI、R2、控制集成电路IC1、热敏电阻器(温度传感器)RT、电位器RP、二极管VDI和发光二极管VL1~VL3组成。
声音报警电路由二极管VD2、VD3、电阻器R3、R4晶体管V、电子开关集成电路IC2和蜂鸣器HA组成。
接通电源开关S后,电池CB为整机电路提供4.5V工作电源。
RT用来检测环境温度,其阻值随着温度的升高而减小,IC1的2脚电压随着RT的阻值变化而变化。
RP用来设定监控温度。
当环境温度适宜(在RP的设定温度范围内)时,ICl的2脚电位介于高电平与低电平之间,12脚输出低电平,10脚和II脚输出高电平,VL2点亮,VL1和VL3不发光,声音报警电路不工作,HA不发声。
当环境温度偏低时,RT的阻值增大,使IC1的2脚电压升高,当IC1的2脚和5脚变为高电平时,11脚和12脚将输出低电平,使VL1和VL2点亮,VD2和V导通,IC2也导通工作,HA发出报警声。
当环境温度升高时,RT的阻值随之减小,使IC1的2脚电压下降。
当温度偏高使IC1的2脚和4脚变为低电平时,10脚和12脚输出低电平,使VL2和VL3点亮,VD3和V导通,IC2也导通工作,HA发出报警声。
集成温度传感器⼈体体温测量及报警电路集成温度传感器⼈体体温测量报警系统电路⼀、题⽬介绍运⽤集成温度传感器AD590,搭建⼀个⽤于测量⼈体体温的温度测量电路,并当温度⾼于⼀定的预置值时进⾏报警。
要求测温范围为25⾄45摄⽒度,输出的频率⼩于100KHZ ,调节灵敏度为1KHZ/℃;测量温度精确到0.1℃,误差范围在±1℃,且温度到达37.5℃时实现报警。
⼆、总体⽅案设计如上图所⽰,整个电路主要包括信号采集电路,数码管显⽰电路,和超限报警电路三部分。
我主要负责设计完成电流-电压转换主电路,电压调整电路,信号放⼤电路;压频转换电路;温度超限报警电路(采⽤发光⼆极管报警,不闪烁)。
信号的采集是整个电路的关键部分,该电路能否得到⼀个合适的结果将直接影响整个系统。
其中的核⼼的元件的是温度传感器AD590,AD590是利⽤PN 节正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器,该器件具有良好的线性特性和互换性,且测量精度较⾼。
在温度传感器AD590正负两极接上⼯作电压时,其能够输出⼀个与其所处环境温度值成正⽐的⼀个恒定的电流量。
通过查询相关的书籍得知其输出的电流与温度的关系是当温度每上升1℃其输出的电流值增⼤1µA 。
正是利⽤这个特性,外界的温度信号直接转化成电流信号输⼊电路当中。
将温度的变化转化为电流的变化之后,再通过相应的电路将电流的变化转化为电压的变化。
接下来再将电压送⼊相应的放⼤电流,进⾏⼀定⽐例的放⼤,得到⼀个⼤⼩适中的电压。
之后需要对电路中的信号进⾏⼀步滤波操作,滤除⾼频噪⾳信号。
⾄此为⽌,已经得到了⼀个⽐较纯净的电压,将此电压通过压频转换器,得到⼀个频率和输⼊电压成正⽐的⽅波信号。
这时,在计数电路部分会有⼀个标准的秒脉冲,让计数电路记下单位时间内的频率数并进⾏显⽰。
三、具体内容(电路、流程等)在电路设计中,我主要负责设计完成电流-电压转换主电路,电压调整电路,信号放⼤电路;压频转换电路;温度超限报警电路(采⽤发光⼆极管报警,不闪烁)。
目录摘要 (1)一设计任务和要求 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计任务 (1)1.3 设计要求 (2)二设计的方案的选择与论证 (2)2.1 设计原理 (2)2.2 方案设计 (3)2.2.1 可行方案 (3)2.2.2 方案的讨论与选择 (5)2.3 选定方案的论证 (5)2.3.1 选定温度传感器的论证 (5)2.3.2 选定运算放大器的论证 (6)2.3.3 选定继电器的论证 (6)三电路设计计算及分析 (7)3.1 温度检测元件电路 (7)3.1.1 电路结构及工作原理 (7)3.1.2 元器件的选择和计算 (8)3.2 比较显示电路 (10)3.2.1 电路图及工作原理 (10)3.2.2 元器件的选择和计算 (11)3.3 温度控制电路 (12)3.3.1 电路结构及工作原理 (12)3.3.2 元器件的选择和计算 (13)3.4 电源单元电路 (14)3.4.1 电路结构及工作原理 (14)3.4.2 元器件的选择和计算 (15)3.5 整体电路图 (16)3.6 PCB平面图 (16)四电子电路的焊接 (17)4.1 焊接的基本条件 (17)4.2 焊接的步骤 (18)4.3 焊接的要点 (19)五总结及心得 (19)附录 (20)参考文献 (22)摘要水温监测控制报警电路是采用热敏电阻作为温度传感器,由温度的变化而引起电压的变化,再利用比较运算放大器与设置的温度值对应的电压进行比较,输出高或低电平从而对控制对象即加热器和报警电路进行控制。
其电路可分为三大部分:测温电路,比较/显示电路,控制电路。
关键词:测温显示窗口比较器一设计任务和要求1.1 设计目的(1)掌握温度控制电路工作原理。
学校温度信号采集方法。
(2)熟悉集成运放的使用方法和模拟信号的一般处理方法。
熟悉比较器的使用方法。
(3)熟悉继电器和发光二极管的使用。
(4)熟悉Protel软件的使用。
1.2 设计任务设计一个水温监测控制报警电路,以铂电阻Pt100作为温度传感器监测容器内水的温度,用检测到的温度信号控制加热器的开关,将水温控制在一定的范围之内,具体要求如下:(1)当水温小于50。
集成温度传感器人体体温测量报警系统电路一、题目介绍运用集成温度传感器AD590,搭建一个用于测量人体体温的温度测量电路,并当温度高于一定的预置值时进行报警。
要求测温范围为25至45摄氏度,输出的频率小于100KHZ ,调节灵敏度为1KHZ/℃;测量温度精确到0.1℃,误差范围在±1℃,且温度到达37.5℃时实现报警。
二、 总体方案设计如上图所示,整个电路主要包括信号采集电路,数码管显示电路,和超限报警电路三部分。
我主要负责设计完成电流-电压转换主电路,电压调整电路,信号放大电路;压频转换电路;温度超限报警电路(采用发光二极管报警,不闪烁)。
信号的采集是整个电路的关键部分,该电路能否得到一个合适的结果将 直接影响整个系统。
其中的核心的元件的是温度传感器AD590,AD590是利用PN 节正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器,该器件具有良好的线性特性和互换性,且测量精度较高。
在温度传感器AD590正负两极接上工作电压时,其能够输出一个与其所处环境温度值成正比的一个恒定的电流量。
通过查询相关的书籍得知其输出的电流与温度的关系是当温度每上升1℃其输出的电流值增大1μA 。
正是利用这个特性,外界的温度信号直接转化成电流信号输入电路当中。
将温度的变化转化为电流的变化之后,再通过相应的电路将电流的变化转化为电压的变化。
接下来再将电压送入相应的放大电流,进行一定比例的放大,得到一个大小适中的电压。
之后需要对电路中的信号进行一步滤波操作,滤除高频噪音信号。
至此为止,已经得到了一个比较纯净的电压,将此电压通过压频转换器,得到一个频率和输入电压成正比的方波信号。
这时,在计数电路部分会有一个标准的秒脉冲,让计数电路记下单位时间内的频率数并进行显示。
三、具体内容(电路、流程等)在电路设计中,我主要负责设计完成电流-电压转换主电路,电压调整电路,信号放大电路;压频转换电路;温度超限报警电路(采用发光二极管报警,不闪烁)。
下面我主要对自己自己负责的部分做一介绍。
总电路图:1、电流-电压转换电路1. 1 AD590 主要技术参数:工作电压:4 —30V 工作温度: - 55~ + 150 ℃保存温度: - 65~ + 175 ℃焊接温度(10 秒) :300 ℃正向电压: + 44V 反向电压: —20V灵敏度: 1μA/ K 输出电阻: 710MΩAD590 的特性就是流过器件的电流与热力学温度成正比,基准温度下可得到1μA/ K的电流值。
AD590 是电流输出性集成温度传感器。
在设计测量温度电路时,必须将电流转换成为电压。
在被测温度一定时,AD590 实质上相当于恒流源,把它与直流电源相连,并在输出端串接一个22KΩ的电阻,结果此电阻上流过的电流与被测热力学温度成正比,电阻两端将会有和温度成正比输出的电压信号。
比例在4mV/℃左右。
摄氏温度测量电路的设计必须完成两部分任务:一是将AD590 输出的电流转换为电压信号,也就是电流转换为电压电路。
二是将热力学温度转换成为摄氏温度,即绝对温度转换为摄氏温度电路。
摄氏温度测量电路工作原理见图。
其中由AD590 、电位器RP1 和R1 、运算放大器A1组成电流电压转换电路,A1 连接为电压射随器形式,主要为增加信号的输入电阻。
而运算放大器A2 为绝对温度转换为摄氏温度的核心器件,其转换原理为摄氏零度对应热力学273K,因此热力学转换为摄氏温度必须设置基准电压。
实现方法是给A2 的同名端输入一个恒定的电压,恒定电压由限流电阻R2 和R3提供,通过R3分得1V电压 ,由A2 将此电压放大至合适的电压,A2中装有滑动变阻器,通过调节滑动变阻器可调节放大倍数,。
通过转换电路,这样在A1 、A2 输出端的电压即为与摄氏温度成正比的电压数值,即每摄氏度对应4mV的电压数值。
2、放大电路放大电路部分是一个减法放大器,用由AD590输出的电压减去基准电压,通过调节电阻值,减法的同时放大10倍。
如上图所示,减法公式为:1211()O I I F R u u u R =-- 其中,1F R 和1R 值分别为470k Ω和47k Ω。
3、压频转换电路利用锁相环4046,可以将输入的电压U0转化为成正比的频率fo各管脚的接线图如图所示,据上所述,输出的频率fo =k ×Uo ,其中比例常数k 由接入芯片的电阻R L 和电容C 1的值所决定的,由于k 由R L 和C 1决定,所以在后续的调节当中,而这也起到了非常重要的作用。
4、整形电路CD4046输出的方波带有毛刺,我组设计使用六施密特触发器CD40106对输出波形进行整形,同时CD40106对波形还有反象的效果,但是在实际操作中发现,整形效果并不明显。
5、超限报警电路高温报警电路则是起着警示的作用,当所测量的温度达到甚至超出了所设定的阈值的时候,高温报警电路就会报警,给人们以警示。
下面就来介绍一下高温报警模块的设计。
在设计报警电路的时候,我们采用模拟的电压信号比较电路。
模拟信号比较的实现比较容易。
高温报警电路的本质就是一个电压比较器通过选取的电压与所设定的电压进行比较,如果高于设定的电压,则运放LM318 的输出端就输出正电压,从而使发光二极管发光,反之则不发光,这样就达到了高温报警的要求。
电路中还采用了电位器来控制参考电压的高低,从而实现不同温度下的报警功能。
四、实验与数据分析我们的目的是得到一条数字显示和温度变化相适应的直线,也就是说,我们需要通过调整各个相应的参数从而得到一条符合要求的直线。
直线的两大要素为斜率和截距,我们调整的主要就是这两者。
回想一下上面的所有电路图,可供调节的主要有,和AD590紧连的两个电位器、4046的参数RC、基频。
这几个参数的改变都会影响最终的显示结果。
在理论计算的基础上,我们进行了大量的调整,以控制变量法为主,大致过程可以用以下几组数据表示。
通过一次减法放大电路之后,输出的电压和温度的关系如上图所示,线性程度良好,线形比例在39mV/℃。
3、室温下电路系统和温度计示数的漂移温漂:是指传感器输出随外界温度变化的变化。
从数据看来,实际温度和电路示数的温度最大相差不超过一度,基本符合要求。
4、体温测量稳定性为了体现其体温计的属性,我们对掌心温度进行了测量,结果如下从上表可以看出,电路测量的体温和温度计测量的体温符合较好,最大差值不超过0.2。
5、温度重复性为了测量实验电路对温度测量的重复性,我们对一杯26.5℃的水共进行了5次,结果如下:从家过上看,实验电路在稳定性方面也符合精度要求。
6、标定从标定的结果看,电路的标定精确度在25℃到45℃的量程范围内符合标准。
五、总结这次为期两周的电路实践,让我学到了很多东西。
一方面,在实践中我对上学期学习的电工电子技术进行了充分的巩固和复习,让我更好的认识到电工电子技术在实际工程中都有哪些应用,另一方面,也让我深刻体会到实践和理论之间存在着一定的差异。
理论与实践密不可分,理论引导实践,实践中遇到的问题总归能够回到理论解释;理论又与实践有所不同,实践中遇到的复杂多变的情况,是理论经常考虑不到的问题。
这次实践,使我的动手能力也有了很好的提高,可以更加熟练的使用示波器进行各项测量。
在小学期之前,我一直觉得凭自己现有的知识,完成一个人体体温测量报警电路是相当困难的,但是,两周已经过去,虽然这其中经历了不少波折,我们组的电路也最终通过了检查,我还是挺有成就感的。
在实际操作中,遇到的问题还是不少的,比较让我们头疼的是用CD4046构成的电压-频率转换电路不稳定,虽然电路使用的电阻和电容参数始终都没变,但是电路的电压频率转换参数却由最初的27kHz/V到之后的30kHz/V再到最终提交检查前的31kHz/V,这对我们的实验造成了很不好的影响,在最终提交实验电路时,由于电压频率转换倍数的改变,使我们的电路没有在提交之前自己试验时准确度高,但是我们始终没有找到对这个问题的一个很好的解释。
在我们的电路中,需要用到一个秒脉冲,我们开始的设计是用555定时器发射秒脉冲,在电工教材上就有发射秒脉冲的电路,我们选择好参数,按书上的电路搭好后发现输出的始终不是方波,经过进一步实验和讨论,我们觉得是由于选用电容值太大的缘故,但是如果选用较小的电容,虽然会发出很好的方波,但是周期太小,达不到要求,后来,我们发现实验电路板上的方波发生器是可以用的,我们最终放弃了555定时器的设计,改用方波发生器输出秒脉冲,但是在用方波发生器的过程中又存在新的问题,方波发生器的输出频率不是很稳定,通常在调出标准的频率为1Hz的方波后过一点时间,频率就会变动几毫秒,使得计数电路产生误差,对这个问题,我们只好不断的用示波器检测方波发生器的输出频率并调整。
理论上,CD4046输出的方波带有毛刺,我组设计使用六施密特触发器CD40106对输出波形进行整形,同时CD40106对波形还有反象的效果,但是在实际操作中发现,整形效果并不明显。
不过CD4046输出的方波基本上标准,在我们设计的电路中,虽然设计了整形电路,但在实际当中作用并不大。
我还负责了报警电路的设计,理论上,报警电路十分简单,就是一个普通的电压比较器,但在实际接线时同样费了不少周折,首先,我习惯上将LM318的正负极一个接5V电源,另外一个接地,但得到的现象是当输入电压低于比较电压时,电路同样输出正电平,只不过相对较低,经助教老师提醒,LM318的另一端应当接-5V电源。
另外一个被我忽略的问题是,我在开始时直接将输入电压和运放接在一起,结果得不到预期效果,经查询,因为输入电压较大,不应和运放直接接到一块,应当在运放和输入电压之间接一个较大的电阻以减小输入电流。
经过这次实践,让我意识到想要用自己学到的理论知识去完成一个可以进入市场销售的成品,自己还有很多知识要学习。
同时,就我们的人体体温测量报警电路而言,电路可以有很多种设计接线方式,设计什么样的电路对成品的精确度及稳定性有着至关重要的影响。
经历了两周的小学期,困难是不少,可是收获也很多。
首先就是让我懂得了团队协作的重要性,虽然我们是临时组成的队伍,可是分工合作还是做的不错的,双方分头行进,互相讨论,相比其他组而言,由于分工合理,大大的节省了我们的时间,也就使得我们的进度比别人要快,但是分工合作一定要有一个好的氛围,遇到问题要摆出道理,一起解决,不能互相不服气彼此争斗,那样反而误事。
还有很重要的一点就是做事情要有步骤,条理清晰,我们正是由于采用了模块化的方法去连接调试电路,所以才会很容易的发现问题,解决问题,也会很大程度上的提高我们的速度,所以做事要有条理,这真的是很重要的一点。
六、参考文献王鸿明,段玉生,王艳丹。
电工与电子技术。
北京:高等教育出版社,2009。