模电课程设计---温控装置设计
- 格式：doc
- 大小：334.50 KB
- 文档页数：15
模电课程设计---温控装置设计
山东大学
电子课程设计报告
温控装置设计
姓名:
专业:
班级:
学号:
指导教师:
2013-6-6
山东科技大学 电子课程设计报告
温控装置设计
II
摘 要
本设计以LM358电压比较器和热敏电阻为核心，让热敏电阻、10K电阻来组成的分压电路，接LM358的反相输入端。当环境温度大于或等于5℃时，热敏电阻阻值减小，使反相输入端电压小于正向输入端的参考电压，从而使LM358输出端输出参考电压，令LED发光,蜂鸣器发出响声报警，提醒用户及时采取措施。
关键词：热敏电阻 温度 电压比较器 参考电压
山东科技大学 电子课程设计报告
温控装置设计
III
目录
山东科技大学 ........................................................ I
温控装置设计 ........................................................ I
摘 要 ................................................................... II
目录 ..................................................................... III
第一章 课题背景 ................................................ 5
1.1 引言 ......................................................... 5
1.1.1 背景 .............................................. 5
1.1.2 设计目的与意义 .......................... 5
1.2 技术指标 ................................................. 5
1.3 主要工作 ................................................. 5
第二章 元件介绍 ................................................ 6
2.1 电压比较器LM358 ............................. 6
2.1.1 电压比较器的工作原理 .............. 6
2.1.2 LM358的特点........................... 7
2.1.3 LM358参数功能特性 ............... 7
2.1.4 LM358内部功能框图 ............... 8
2.2 热敏电阻 ................................................. 8
2.2.1 热敏电阻原理 .............................. 8
第三章 方案论述 ................................................ 11
3.1设计简介 ................................................ 11 山东科技大学 电子课程设计报告
温控装置设计
IV 3.2 总体思路 ............................................... 11
3.3 电路图 ................................................... 11
3.4 说明 ....................................................... 12
3.5结论 ........................................................ 12
参考文献 .............................................................. 12
山东科技大学 电子课程设计报告
温控装置设计
5 第一章 课题背景
1.1 引言
1.1.1 背景
温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。
温度控制电路在工农业生产中有着广泛的应用。日常生活中也可以见到，如电冰箱的自动制冷，空调器的自动控制等等。利用热敏电阻器制作一个温度报警器，可通过调节微调电位器的阻值，改变电压比较器正向输入端的参考电压，可以改变电路报警时的温度。
1.1.2 设计目的与意义
本文通过采用热敏电阻作为敏感元件的温度报警器的设计与制作，阐明了该装置进行设计与制作的具体过程及方法。这种温度报警器结构简单，由温度控制部件和报警器两部分组成，可操作性强，应用广泛。工作时，温度测量范围为-30℃～110℃。当温度达到预定值时，利用热敏电阻的特性，采集电压信号，驱动报警装置，立刻发出报警信号，从而防止因温度升高而带来的不必要的损失。
1.2 技术指标
1）输入电压范围为5-7V
2）输入参考电压为0-4.6V
3) 输出电压为 2.2V
4）温度测量范围为-30℃～110℃
1.3 主要工作
1）根据指标设计温度控制报警电路。 山东科技大学 电子课程设计报告
温控装置设计
6 2）完成设计的焊接以及调试工作
第二章 元件介绍
2.1 电压比较器LM358
2.1.1 电压比较器的工作原理
简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+”端)及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。VA和VB的变化如图1(b)所示。在时间0～t1时，VA>VB；在t1～t2时，VB>VA；在t2～t3时，VA>VB。在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：VA>VB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VB>VA时，Vout输出低电平。根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。 山东科技大学 电子课程设计报告
温控装置设计
7
2.1.2 LM358的特点
LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358 的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。
2.1.3 LM358参数功能特性
内部频率补偿
直流电压增益高(约100dB)
单位增益频带宽(约1MHz)
电源电压范围宽：单电源(3—30V) 山东科技大学 电子课程设计报告
温控装置设计
8 双电源(±1.5 一±15V)
低功耗电流，适合于电池供电
2.1.4 LM358内部功能框图
图1 内部功能框图
2.2 热敏电阻
2.2.1 热敏电阻原理
NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料， 采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10O～1000000欧姆，温度系数-2%～-6.5%。NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流、测温、控温、温度补偿等方面。
2.2.2 热敏电阻的R-T特性
NTC热敏电阻的温度特性可用下式近似表示： 山东科技大学 电子课程设计报告
温控装置设计
9 式中：
RT：温度T时零功率电阻值。
A：与热敏电阻器材料物理特性及几何尺寸有关的系数。
B：B值。
T：温度（k）。
更精确的表达式为：
式中：
RT：热敏电阻器在温度T时的零功率电阻值。
T：为绝对温度值，K；
A、B、C、D：为特定的常数。
