传感器课程设计报告--温度报警器

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1、河北科技大学课程设计报告学生姓名：学号：专业班级：课程名称：传感器原理及应用学年学期：2013—2014学年第1学期指导教师：陈书旺2013年12月课程设计成绩评定表学生姓名学号成绩专业班级起止时间2013.12.31-2014.01.4设计题目温度报警器指导教师评语指导教师：年月日目录1引言-----------------------------------------------------------------------32设计目的------------------------------------

2、-----------------------------33设计电路原理图--------------------------------------------------------34电路工作原理------------------------------------------------------------45单元电路的设计及元器件的选择-----------------------------------46仿真电路图----------------------------------------

3、---------------------117制作及调试过程-------------------------------------------------------128收获及体会-------------------------------------------------------------121引言温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器

4、和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。　温度传感器是五花八门的各种传感器中最为常用的一种，现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为人们的生活提供了无数的便利和功能。温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器（RTD）和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。这次课设中使用了热敏电阻作为敏感元件，即热敏电阻温度传感器。2设计目的　　（1）通过课程设计进一步掌握所学的基本知识

5、和基本理论，起到巩固深化、扩展及融会贯通的作用。（2）通过课程设计熟悉传感器的应用和设计的方法、内容、步骤及工艺，可训练查阅相关的科技文献资料并进行处理和分析问题的某种技能，培养独立动手的能力和实验技能。（3）通过对电路方案的分析论证、比较、设计和计算，掌握电路的分析方法和设计方法。（4）掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会电路的制作和调试。3设计电路原理图4电路工作原理热敏电阻是根据周围环境温度变化而改变自身电阻的装置。由于热敏电阻的电阻很容易测得，所以通常用作温度传感器使用。他们可以被加工的很小以便降低热容量

6、以及减少响应时间。相关的高温系数也可以达到，这就使得热敏电阻更适于高分辨率测量。热敏电阻的电阻和温度之间的关系是高度非线性的。电路主要有三部分组成，即有温度感应的差分比例放大电路、单限比较器和电路响应部分。电路中差分比例放大电路主要由负温度系数热敏电阻（NTC）和LM358运放组成，主要作用是将外界温度变化转变成运放正负两极的电压差，然后经过反馈电路放大此电压。然后是单限比较器，在此处比较正负极的大小，正极电压高，输出一个正电压，反之，则输出一个负电压。最后是响应电路，当上级输出正电压时，电路工作，即发光二极管发光

7、，蜂鸣器发出蜂鸣声，从而达到警报作用；上级输出负电压时，电路不工作。总的原理：在室温时，热敏电阻阻值较大，运放正负极电压差较小，电路不工作，当温度升高时，热敏电阻阻值下降，负极分压变小，正负压差变大，经过反馈放大后，如果在单限电压比较器处正极电压高，就会输出一个正电压，此时电路工作，即发光二极管发光，蜂鸣器发出蜂鸣声，从而达到警报作用。5单元电路的设计及元器件的选择5.1差分比例放大电路其中、分别是端点8和端点7处的电压值，A为可变电阻，代表热敏电阻，电阻、、起分压作用，在实际电路中均用滑动变阻器替代，从而达到控制

8、热敏电阻的临界阻值，进而控制临界温度的作用，由此可以得出第一级运放的输出电压。5.2单限比较器这一级运放主要构成了单限比较器，并在输出端接一个稳压二极管，起到固定输出端电压的作用。其中、起分压的作用，使运放的负极电压为一个固定值，从而使该级输出电压随正极电压的变化而变化。其输出特性如下图：其中为运放负极的电压，输出的上下限则为稳压二极管的稳压电压。5.3输出