自制可设定上下限温度报警器电路

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1、专业（电子）课程设计报告题目：简易电子温度计的制作院（系）专业年级姓名学号指导教师年月日一、设计任务与要求1.设计任务（1）完成相应电路设计，实现环境温度达到事先设定的值时就开始鸣叫的功能；（2）电路应包含电阻桥与电流反射镜电路也可用其具有相应功能的芯片替代；（3）用软件画出电路原理图；（4）按电路原理图合理设计电路板并做出实物。2.具体要求（1）查找资料，自行设计电路，设计电路原理图，明白设计原理；（2）用软件画出电路原理图；（3）购买元件，在电路板上安装完成焊接并调试电路，最终达到设计任务要求；（4）按照课程设计报告的格式要求完成总结设计报告；（5）上交设计报告。二、

2、设计方案1.资料查阅施密特触发器：施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种元件。施密特触发器应用于波形变换，脉冲整形，脉冲鉴幅。施密特集成电路CD4093：CD4093是CD系列数字集成电路中的一个型号，采用CMOS工艺制造。CD4093内部有四个施密特触发器，每个触发器有一个2输入与非门。当正极性或负极性信号输入时，触发器在不同的点翻转。正极性(VP)和负极性(VN)电压的不同之处由迟滞电压(VH)确定。热敏电阻：热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度

3、下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。发光二极管：发光二极管它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能，常简写为LED。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。蜂鸣器：蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器。2.方案确定方案一：1.电路图此电路主要由热敏电阻、施密特集成电路CD4093、发光二极管、蜂鸣器等组成。电路分两部分，由A、B及R4、C1组成上限报警功能。而以C、D及R5、C2构成下限报警功能，如图2所示。2.原理平时RP1、RP2分别设置上限和下限两个报警

4、点。当温度过高时，热敏电阻R1阻值减小，使A输出高电平，B起振，蜂鸣器发出蜂鸣声，同时发光二极管LED1亮，显示温度过高。温度过低时，热敏电阻R2阻值增大使C输出高电平，D起振，蜂鸣器发出蜂鸣声，发光二极管LED2亮，显示温度过低。方案二：1.电路图图12.原理此电路主要由热敏电阻、三极管、发光二极管、蜂鸣器、电源等组成，当接通电源时，调节可变电阻，确定蜂鸣器的发声点。用手持温度计测温，把热敏电阻伸入40℃水中，调节可变电阻，确定刚听到蜂鸣器发声的位置。1.比较：方案一可设定温度的上下限，以将温度控制在一定的范围内。报警器采用了一块施密特集成电路CD4093，反应灵敏且声

5、光显示。整机元件少、功耗也低、稍作改变可改变电路功能。若用光敏电阻代替热敏电阻，可作光照强度报警器。从LED引出控制信号控制补光、加湿（如超声波加湿器）便组成自动补光、恒湿控制器。而方案二功能单一。三、电路设计1.电路图图22.元器件选择元件规格可变电阻Rp1=10kΩRp2=10kΩ热敏电阻R1=1kΩR2=1kΩ涤纶电容C1=300pC2=1000p电阻R3=3kΩR4=2MR5=2M发光二极管LED1LED2施密特集成电路CD4093蜂鸣器3.电路原理电路分两部分，由A、B及R4、C1组成上限报警功能。而以C、D及R5、C2构成下限报警功能。平时RP1、RP2分别设

6、置上限和下限两个报警点，使A和C输入端都为高电平，输出都为低电平而使振荡器都停振。当温度过高时，热敏电阻R1阻值减小，使A输出高电平，B起振，蜂鸣器发出蜂鸣声。同时，发光二极管LED1亮，显示温度过高。温度过低时，热敏电阻R2阻值增大使C输出高电平，D起振，蜂鸣器发出蜂鸣声。发光二极管LED2亮，显示温度过低。由于CMOS电路静态功耗极小，电流仅在微安级，故静态时的电源消耗主要在RP1、RP2和热敏电阻上。若能采用阻值在百kΩ以上的专用测温电阻，RP1、RP2也相应地按图中比例加大，则静态时的电源消耗可控制得很小，这对延长电池使用寿命极为有利。1.数据处理Rt=R*Exp

7、(B*(1/T1-1/T2))（Rt是热敏电阻在T1温度下的阻值；R是热敏电阻在T2常温下的阻值；B是热敏电阻的参数，这里取4000；Exp是e的n次方。）热敏电阻在低温时，Rt=1.372kΩ此时可变电阻Rp1=4.46kΩ,则此电路在低于24.95℃时报警，即下限报警点为24.95℃热敏电阻在高温时，万用表测得热敏电阻阻值为0，通过查NTC1热敏电阻阻值与温度对应表得出上限报警点为150℃，此时Rp2=4.30kΩ四、电路的制作与调试1.制作过程按电路图，在电路板上安排好各元件的位置，然后在电路板上焊接电路。焊接完成后，接