超限温度报警器及电路设计

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1、超限温度报警器的电路设计内容摘要：利用热敏电阻器的温度传感特性，通过其电阻随温度变化而变化，从而在电路中产生电压变化，使其从温度信号转变为电信号，电信号通过集成运放放大，让电压与预设电压进行比较，再通过一个或门电路使输出是否产生电压信号，产生的电信号控制三极管产生开关效应控制报警器报警设计指标：当外界环境温度高于或低于人体温度10度时，发出报警声音温度传感器只能用热敏电阻系统框图：方案设计：方案一：如图所示，电路通过热敏电阻的传感效应，产生的电压变化与预设电压进行比较，再通过或门电路与三极管构成开关电路控制报警器发声。方案二：改进方案一电路图，如

2、下：对方案一的修改说明：1：将或门电路改换成两个二极管，从而同样达到了开关效果，这样可以不用或门，从而节约或门，因为此处只用一个或门中的一个电路，不能把或门器有效的利用，而且二极管比或门便宜很多，从而节约成本！2：对方案一中的固定电阻换成两个电位器，从而可以方便的调整电路的参数，使其适用于不同的环境，这就提高了报警器的适用性！各单元电路设计,电路原理,及元器件选择1.热敏电阻热敏电阻是一种半导体材料制成的敏感元件,当温度变化时热敏电阻值将发生显著变化，如果在热敏电阻两端加上电压，则流过热敏电阻的电流将随温度变化，即将温度的变化转化为电信号。热敏电

3、阻通常分为正温度系数（PTC）热敏电阻、负温度系数（NTC）热敏电阻、临界温度系数热敏电阻、开关型热敏电阻四种。平时常用的是PTC和NTC两种热敏电阻正温度系数热敏电阻器（PTC—positivetemperaturecoefficientthermistor）结构——用钛酸钡（BaTiO3）、锶（Sr）、锆（Zr）等材料制成的。属直热式热敏电阻器特性——电阻值与温度变化成正比关系，即当温度升高时电阻值随之增大。在常温下，其电阻值较小，仅有几欧姆～几十欧姆；当流经它的电流超过额定值时，其电阻值能在几秒钟内迅速增大至数百欧姆～数千欧姆以上。作用与应

4、用——广泛应用于彩色电视机消磁电路、电冰箱压缩机启动电路及过热或过电流保护等电路中、还可用于电驱蚊器和卷发器、电热垫、暖器等小家电中。负温度系数热敏电阻器（NTC—negativetemperaturecoefficientthermistor）结构——用锰（Mn）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、铝（Al）等金属氧化物（具有半导体性质）或碳化硅（SiC）等材料采用陶瓷工艺制成的。特性——电阻值与温度变化成反比关系，即当温度升高时，电阻值随之减小。作用与应用——广泛应用于电冰箱、空调器、微波炉、电烤箱、复印机、打印机等家电及办公产品中，作温度

5、检测、温度补偿、温度控制、微波功率测量及稳压控制用。该设计中采用的是负温度系数电阻；其电阻随温度变化曲线如图示：如图所示：当温度T变化时，R2的阻值将发生变化，从而电压发生变化。这样便达到温度的变化转化为电压的变化的传感特性。2.电压的放大电路：集成运算放大电路是一种具有高放大倍数、高输入阻抗、低输出电阻的直接耦合放大。电路在线性应用时，要加深度的负反馈电路才能工作。理想运放电路线性应用的分析依据：（1）“虚短”概念；（2）“虚断”概念。负反馈电路对放大电路的影响负反馈使放大电路的电压放大倍数降低，但使放大电路的工作性能得到了提高和稳定。负反馈可

6、改善非线形失真，展宽通频带等。输出电压与输出电流得到稳定电压负反馈具有稳定输出电压的作用；电流负反馈具有稳定输出电流的作用。对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈使输入电阻ri增大；并联负反馈使输入电阻ri减小。电压负反馈可使输出电压基本稳定，致使输出电阻ro减小；电流负反馈可使输出电流基本稳定，致使输出电阻ro增大。下面介绍由集成运放组成的比例运算电路有反相输入和同相输入两种基本电路：1）反向比例运算放大电路如图所示：R1为输入回路电路电阻，Rf为反馈电阻，该电路也属于并联负反馈放大电路。Rp为直流平衡电阻，其作用是使集成运放输入端对地直流电压电

7、阻相等，从而避免运放输入偏置电流在两输入端之间产生附加的差模输入电压，要求Rp=R1∥Rf。根据反向比例运算放大的输入电压与输出电压特性，可得电压增益为。2）同向比例运算放大电路如图所示：电路构成深度电压串联负反馈，Rp为平衡电阻，其应该满足Rp=R1∥Rf，根据同向比例运算放大的输入电压与输出电压的关系，电压增益为：同相比例运算放大电路与反相比例运算放大电路比较，同相输入方式具有电压增益总是大于1，输入电阻高等优点，但由于运放同相端电压与反相端电压等于输入电压，因此输入端有较大的共模信号，故要求集成运放有较高的共模抑制比和较大的共模信号输入电压

8、范围。而反相输入方式电压增益可以小于1也可以大于1，同相与反相输入端电压几乎为零，没有共模电压，但输入电阻等于输入回路电阻，其值比较小。