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1、学号：班级：姓名：指导老师:温 度 测放 大 电 路 设 计电子设计培训2.设计题目设计一个温度测量放大电路.设计目的1、巩固模拟电子技术基础知识，综合运用所学知识设计一个实际温度测量电路。2、掌握模拟电子线路的调试方法，增强工程实践能力和综合分析问题的能力。三.设计内容及要求温度测量采用钳热电阻（PT100 ）测量，将0oC 52o C的温度进行测量与放大，转化为 0-3V的电压 信号输出。具体要求：1、能对0C-52 C的温度进行检测，放大转换为03V电压输出，（设钳热电阻 Rt=100（1+At）, 其中 A=3.9684X10-3/ C）。2、温度低于10 c时红灯亮,室内温度高于25
2、 c时黄灯亮,室内温度在10 C-25 C范围内绿灯亮。注意，课程设计当中，用100欧姆电阻串联20欧姆电位器（20欧姆对应52度的时候电阻增加值）来代替钳热电阻（PT100 ）进行调试测量。四、设计原理1、总体设计此课题包含五部分：测量电桥、电桥驱动电源、电压放大电路、比较电路，显示电路。2、具体电路设计1）电桥及电源驱动电路设计图1温度测量电路结构框图电子设计培训2图2电桥电路基于恒流源的电桥电路如图 1所示，TL431 和R1为OP07提供恒压源 Vref, R5 和C1作为电源 滤波。同时R2, R3, R4, RT 作为测量电桥,通过卞测 A端和B端的电压差 Vab来计算温度的变化，
3、根据集 成运算放大器工作在线性区域的输入端虚短特性，OP07的2端电压等于3端电压；由于TL431、R5、C1为OP07的3端提供了相对稳定的电压源 Vref ,根据集成运算放大器工作在线性区域的输入端虚断特性 ， 流过R4的电流只流经 Rt,所以相当于有一个恒流源流经 R4和Rt ;当电桥达到动态平衡时，有：R2 R4=Rt R3通过计算可知：Ua=Uerf , Uo=(Uref/R4) Rt +Uref=Uref(Rt/R4+1)Ub=Uo R3/(R3+R2)= Uref(Rt/R4+1)R3/(R3+R2)Uab=Uref-Ub= Uref- Uref(Rt/R4+1)R3/(R3+R
4、2)=Uref 1-(Rt/R4+1) R 3/(R3+R2)取 R4=R3 , R2=Rt0 , Rt=Rt0+ A Rt则电桥电路的输出电压 Uab两端的电压为：Uab=- Uref A Rt / ( R2+R3 )从而求得钳热电阻阻值变化量：A Rt=-Uab ( R2+R3 ) /Uref可见A Rt与Uo成线性关系。2)电压放大电路设计图2电路中，取 R3、R4等于0.51K , R2、Rt0等于100欧姆，又Uerf=2.5V则 Uab=-4.2 X10-3 X A Rt当温度他 t=0 C 时 ARt=0 , Uab=0Vt=70 C 时 ARt=27.8 欧 Uab=-0.11
5、68V因此，放大器所需的放大倍数为：A=3/0.1168=25放大电路如图3所示。由图3可知，Rg上的电压是 V1-V2 , IR3=IRgVo1-Vo2=(R8+R8+Rg)(V1-V2)/Rg或 Vo1-Vo2=(1+2R8/ Rg)(V1-V2)Vo=-R7/R6(Vo1-Vo2)=- R7/R6 (1+2R8/ Rg)(V1-V2)所以 A= (1+2R8/ Rg) -R7/R6=A1 X A2可取 R8=4.7K , Rg=1K , 则 A1=10.4取 R7=24K , R6=10KA2=2.4 则 A=A1 X A2 =253）温度报警及显示电路设计用比较器比较10 C、25 c
6、温度值，由138译码器译码，得到报警状态：t小于10 C；t大于10 C,小于25 C；t大于25 C ;比较阈值计算：当t=10o C时，放大器输出 Vo=3V X 10/70=0.42V （对应R9等于0.45K ）当 t=25o C 时，放大器输出 Vo=3V X25/70=1.07V9OP37A：|曰1，U1 4网LM34I7Q&4日者RV2 haQHD图表4完整电路图五、调试1、首先检查电桥电路 OP07的3脚的输出电压是否为 2.5V ,再通过调节显示电路调节1k的滑动变阻器使得LM324的2脚的电压为0.42V ,调节2K的滑动变阻器使得 LM324的6脚的电压为1.03V 。2
7、、通过调节电桥电路中的滑动变阻器，使 V0 口的电压在0.42-1.03之间变化，观察灯的变化。经过调试可知，小于 0.42V 时绿灯亮，0.42V 1.03V 黄灯亮，大于1.03V ,红灯亮。）当温度小于10摄氏度，绿灯亮（000 ）；当温度介于10-25 摄氏度，黄灯亮（001 ）;当温度大于25 摄氏度，红灯亮（011 ）。图表5实验数据UoUaUb绿灯0.342.502.52黄灯0.552.512.53红灯1.322.502.56出现的问题：1 .刚开始调试的时候，OP073脚的输出电压不为 2.5V,仔细检查后发现 OP07的1管脚和20欧姆电阻 之间的导线连接错误。重新焊接后灯还
8、是没有亮。仔细检查电路，也没有出现虚焊现象。2 . 一个灯都不会亮，随后调节1K的电位器，使得附近电压为0.42V ;调节3K的电位器，使得附近的电压为10.7V 红灯亮了。慢慢转动 20欧姆电位器，依次观察到黄灯、绿灯亮。六、焊接结果0 c G oVE-ARccc。c J o o c Q o o 口 c 000 .c G oc o r 二口 cOCwood七、心得体会此次设计温度传感器的实验收获最大的就是温习熟识了运算放大器的各种功能。使我更熟练地运用Protues仿真软件。在焊接中，尽量能用导线连接，少用焊锡丝连接，避免虚焊和搭桥问题。在调试过程中 出现了好多问题，这也培养了我发现问题解决
9、问题的能力。有时候过程比结果更能让人收获很多、感受很多、成长很多。实践中，因为怕出问题，因为怕不实现功 能，导致我的内心有点紧张，拿着电烙铁的手都会抖，这体现我的抗挫折的心理素质较差。殊不知出现错误 的时候更应该用一种积极的心态去对待。一方面，我们不仅能够从失败中找出问题、分析问题；利用自己的 知识网做到对症下药。不但使自己更加深刻地了解课题，并且能够提醒自己以后不会犯类似的错误。另一方 面，失败是成功之母，历经挫折后的成功远比一帆风顺的成功更能让人兴奋，更能让人珍视其得之不易。相 信以后我会以一种更加积极的心态、更加积极的态度来面对我的学习、工作与生活。我会敢于发现自己的不 足与欠缺，努力去弥补自己的缺点，发展自己的优点，去充实自己，进而使自己得到不断的完善。只有在了 解了自己的长短之后，才会更加珍惜拥有的，更加努力的去完善它。