水温测量仪测量电路设计方案.doc

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1、水温测量仪测量电路设计方案第1章绪论随着科技的飞速发展，电子技术成为了当今科技发展的热点，先进国家无不把它放在优先的发展的地位。电子技术是电类专业的一门重要的技术基础课，课程地显著特点之一是它的实践性。要想很好的掌握电子技术，除了掌握基本器件的原理，电子电路的基本组成及分析方法外，还要掌握电子器件及基本电路的应用技术，课程设计就是电子技术教学中的重要环节。模拟电子电路（AnalogCircuit）是处理模拟信号的电子电路。模拟信号是时间和幅度都连续的信号（连续的含义是在某以取值围那可以取无穷多个数值）。模拟电子技术

2、是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科。它以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件，包括功率放大电路、运算放大电路、反馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、电源稳压电路等研究方向。随着集成技术的进一步提高，各种新技术的出现和应用，人类历史横跨数码时代向更进一步发展已出现在各大型相关企业的宏伟蓝图中。本设计是设计的水温测量仪的，它是一种简易水温测量电路，主要是采用一些简单的电子元件即可，它是采用由直流稳压电源，温度—电压转换电路，K—℃电路，驱动报警电路，放大电路和比较电路五个核心部分组成。

3、通过本次设计能使我们对电子工艺的理论有了更进一步的系统了解。我们了解到了设计小电子产品的一些常规方法，以及培养了我们团队合作的能力，在讨论设计方案，计算元件参数，仿真调试方面都体会到了团队的力量。本次课程设计的课题是水温测量仪，本课程设计将就水温测量电路的工作原理、参数计算、元件选取、电路调试等做详细的介绍和说明。第2章系统设计方案论证及分析2.1、电路原理分析1．水温测量仪的基本原理水温测量仪一般由温度传感电路，K—℃变换电路，放大器电路，比较器电路，驱动电路及报警器所组成，基本框图如下。警报电路转换电路放大电路

4、比较电路电压显示温度传感电路2．各部分的作用：（1）温度传感电路的作用是为了对温度进行测量、控制并显示，首先必须将温度的度数（非电量）转换成电量，然后采用电子电路实现题目要求。此处利用AD590集成模拟温度传感器对被测对象进行水温测量并进行温度—电流变换，将温度变化转换成相应的电信号。（2）转换电路：转换电路的作用是进行K—℃转换，因为AD590是集成模拟温度传感器，输出电流对应绝对温度K，而在技术指标中要求能够由数字电压表实现温度显示，并可直接读出温度值。本设计采用由uA741运放组成的加法器来实现这一功能。（3

5、）放大电路：放大电路的作用是将电压进行10倍放大，方面进行电压显示。例如当温度—电压转换电路输出的电压时通过放大电路放大后使得其输出电压u03=100mV/℃。（4）比较电路：比较器输出高电平和低电平来控制驱动报警电路。2.2．设计方案根据水温测量仪的基本原理以及各部分的功能，设计方案如下：（1）利用AD590集成模拟温度传感器实现温度—电流变换；并在电压输出端接一电压跟随器增大输入阻抗。（2）利用一个差分减法器实现K—℃转换，所需电压Uref=2.73V，该电压由一个运算放大器和一个稳压管组成的电路提供。（3）利

6、用差分放大器进行K—℃转换的同时对电压进行放大。（4）在输出电压端接一个电压比较器，利用电压的大小关系实现报警功能。（5）报警设备用一个发光二极管来充当2.3.水温测量仪各部分的参数设计2.3.1集成温度传感器AD590图1AD590的外形电路图2集成温度传感器电路符合图2-1集成温度传感器AD590AD590是AD公司利用PN结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，如图2-1所示。这种器件在被测温度一定时，相当于一个恒流源。该器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。即使电源

7、在5～15V之间变化，其电流只是在1μA以下作微小变化。其主要参数如表2-1所示：表2-1AD590参数表工作电压4～30V反向电压－20V工作温度－55～＋150℃焊接温度（10秒）300℃保存温度－65～＋175℃灵敏度1μA／K正向电压＋44VAD590输出阻抗达10MΩ，转换当量为1μA/K。温度—电压转换电路如图2-2所示：图2-2温度—电压转换电路温度—电压转换分析：如图2-2所示，当将AD590置于水中时，根据水温多少将提供恒流，方向如图所示。由于在Uo输出端接一电压跟随器从而增大输入阻抗，电流几乎全

8、部流经电阻Ro。由AD590转换当量可知：U1=Uo=1μA/K×R=R×10-6/K(2.4.1)在实际应用中可取R=10KΩ，则:U1=10mV/K(2.4.2)这样可以实现温度—电压的转换，取的所需电压。2.3.2K—℃变换实现温度—电压转换后，不能直接测量，仍需将绝对温度转换为摄氏度，即实现K—℃变换。绝对温度（T）与摄氏度（t）之间的关系为：T=t