NTC溫度監(jiān)測及控制電路

1、大慶石油學院課程設(shè)計課程電子技術(shù)課程設(shè)計題目NTC溫度監(jiān)測及控制電路院系電氣信息工程學院自動化系專業(yè)班級 自動化07-2班學生姓名 李連會學生學號 0215指導(dǎo)教師徐建軍高金蘭2009年6月29日大慶石油學院課程設(shè)計任務(wù)書課程電子技術(shù)課程設(shè)計題目NTC溫度監(jiān)測及控制電路專業(yè) 自動化 姓名 李連會 學號 0215主要內(nèi)容：運用雙臂電橋、差動集成運放、滯回比較器設(shè)計溫度監(jiān)測及控制電路?；疽螅?1)、檢測電路采用熱敏電阻 Rt (NTC作為測溫元件。(2)、用100Q /2W的電阻元件作為加熱裝置。(3)、設(shè)計溫度檢測電路和溫度控制電路。(4)、具有自動指示“加熱”與“停止”功能。(5)、寫出完

2、整的設(shè)計及實驗調(diào)試總結(jié)報告。參考資料：1孫淑燕，張青.電子技術(shù)教學實踐指導(dǎo)書M.北京：中國電力出版社，.2劉潤華,劉立山.模擬電子技術(shù)M.山東：石油大學出版社,2003.3廖先蕓，郝軍.電子技術(shù)實踐教程M.北京：石油工業(yè)出版社,.4汪學典.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗M.武漢：華中科技大學出版社,.5彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)J.北京：高等教育出版社，1997.完成期限至指導(dǎo)教師專業(yè)負責人錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯

3、誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽 錯誤!未定義書簽2009年6月27日目錄1設(shè)計要求2方案設(shè)計設(shè)計思路總體方案方框圖基本原理3總體方案的選擇和設(shè)計PTC溫度控制電路 NTC溫度監(jiān)測及控制電路 4單元電路的設(shè)計含有熱敏電阻的橋式放大電路 1、測溫電橋2、差動放大電路滯回比較器輸出警報和控制電路 元件參數(shù)的計算及選擇1、差分放大電路2、橋式測溫放大電路 3、滯回比較器5總電路圖6總結(jié)參考文獻附錄1設(shè)計要求運用雙臂電橋、差動集成運放、滯回比較器設(shè)計溫度監(jiān)測及控制電路。(1)、

4、檢測電路采用熱敏電阻 Rt (NT。作為測溫元件。(2)、用100Q/2W的電阻元件作為加熱裝置。(3)、設(shè)計溫度檢測電路和溫度控制電路。(4)、具有自動指示“加熱”與“停止”功能。(5)、寫出完整的設(shè)計及實驗總結(jié)報告。2方案設(shè)計設(shè)計思路根據(jù)課題要求，電路主要包括四個部分。(1)由具有負溫度系數(shù)電阻特性的熱敏電阻(NT。為一臂組成測溫電橋的傳 感器，來測量溫度。(2)由差動放大電路，將測得的溫度信號按比例放大。(3)測溫電橋輸出經(jīng)測量放大器放大后由滯回比較器輸出“加熱”“停止”信號。改變滯回比較器的比較電壓 U即改變控溫的范圍，而控溫的精度則由 滯回比較器的滯回寬度確定。(4)滯回比較器輸出的

5、信號經(jīng)三極管放大后控制加熱器“加熱”與“停止”?？傮w方案方框圖圖1基本原理框圖基本原理基本原理框圖如圖1所示。采用負溫度系數(shù)電阻特性的熱敏電阻（NTC元件）Rt為一臂組成測溫電橋，其輸出經(jīng)測量放大器放大后由滯回比較器輸出“加熱”與“停止”信號， 經(jīng)三極 管放大后控制加熱器“加熱”與“停止”。 改變滯回比較器的比較電壓 U即改變 控溫的范圍，而控溫的精度則由滯回比較器的滯回寬度確定。3總體方案的選擇和設(shè)計PTC溫度控制電路圖2 TC620結(jié)構(gòu)圖在工作溫度范圍內(nèi)，阻值隨溫度升高而增加的熱敏電阻器成為正溫度系數(shù)熱敏電阻器，簡稱PTC元件。TC620是一種新型智能溫度控制集成電路.其內(nèi)部主要由溫度傳感

6、器（ PTC 熱敏電阻）、基準電壓源、溫度/電壓變換器、兩個帶滯回的電壓比較器及鎖存器 等組成。其主要特性參數(shù)為：工作電壓范圍 4. 5V18V；最大士作電流200mA 最大輸出電流可達1mA輸出阻抗400Q;測溫范圍-55C+125C；溫度測量 精度±3 C。TC620的實際結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。AA2及C組成低于溫度下限報警的輸出， A1、A及G組成高于溫度上限報警的輸出。C的輸出經(jīng)反相后與G的輸出一起作 為RS觸發(fā)器的輸入，由CONS輸出溫度控制信號。外接兩個電阻 &和Rh,其電 阻值的大小可由公式 Rh （Rl）=求出（式中T為絕對溫度）。從理論上講，恒定溫度是一個“點

7、”。實際上，為了防止頻繁的通斷信號而 損壞繼電器，恒定溫度應(yīng)是一個溫度區(qū)間，這個區(qū)間的溫度差值根據(jù)所要求的包 溫精度確定，如23C。在設(shè)計電路時，可根據(jù)恒定溫度選擇溫度上限電阻Rh,在以低于恒定溫度23c的溫度選擇溫度下限電阻 Rl。這樣，當溫度高于上限時， 繼電器斷開（保溫）；當溫度低于下限時，繼電器吸合，從而實現(xiàn)恒溫目的。NTC溫度監(jiān)測及控制電路如圖NTC溫度監(jiān)測及控制電路是由負溫度系數(shù)電阻特性的熱敏電阻（NTC元件）R為一臂組成測溫電橋，具輸出經(jīng)測量放大器放大后由滯回比較器輸出“加 熱”與“停止”信號，經(jīng)三極管放大后控制加熱器“加熱”與“停止”。 改變滯 回比較器的比較電壓 U即改變控溫

8、的范圍，而控溫的精度則由滯回比較器的滯回 寬度確定。差動放大器輸出電壓Uo經(jīng)分壓后人組成的滯回比較器，與反向輸入端的參 考電壓U相比較。當同相輸入端的電壓信號大于反相輸入端的電壓時，A輸入正飽和電壓，三極管T飽和導(dǎo)通。通過發(fā)光二極管LED的發(fā)光情況，可見負載的工 作狀態(tài)為加熱。反之，為同相輸入信號小于反相輸入電壓時，A輸出負飽和電壓， 三極管T截止，LED熄滅，負載的工作狀態(tài)為停止。調(diào)節(jié) Rw4可以改變參考電平， 也同時調(diào)節(jié)了上下門限電平，從而達到設(shè)定溫度的目的。4單元電路的設(shè)計含有熱敏電阻的橋式放大電路1、測溫電橋如圖3所示，由R、R、R、RWi及Rt組成測溫電橋，其中Rt是溫度傳感器。 其

9、呈現(xiàn)出的阻值與溫度成線性變化關(guān)系且具有負溫度系數(shù)，而溫度系數(shù)又與流過它的工作電流有關(guān)。為了穩(wěn)定 Rt的工作電流，達到穩(wěn)定其溫度系數(shù)的目的，設(shè) 置了穩(wěn)壓管D2o RWi可決定測溫電橋的平衡。1 KQ100/2W圖3測溫電橋電路Vcc +Rt6V2、差動放大電路圖4差動放大電路如圖4所示，由A及外圍電路組成的差動放大電路，將測溫電橋輸出電壓! 按比例放大。具輸出電壓Uoi(R7 RW2)U ( )U A (R4R4R7Rw2R4R)(R5R)Ub當 R= R5, ( R7+RW2) =R時（1）UoiR-Rw2(Ub Ua)R4RW3用于差動放大器調(diào)零?？梢姴顒臃糯箅娐返妮敵鲭妷篣i僅取決于二個輸

10、入電壓之差和外部電阻的比值。滯回比較器圖5同相滯回比器圖6電壓傳輸性差動放大器的輸出電壓U0i輸入由A2組成的滯回比較器滯回比較器的單元電路如圖 5所示，設(shè)比較器/&出高電平為 Uh,輸出低電平為UOl,參考電壓小加在反相輸入端當輸出為高電平U0H時，運放同相輸入端電位u HRfUR2RfR2 R2U 0HRf(2)當Ui減小到使U+h= UR,即Ui utlR2Rf URf星uOHRf(3)此后，Ui稍有減小，輸出就從高電平跳變?yōu)榈碗娖?。當輸出為低電平U0L時，運放同相輸入端電位U LRFUR2RfR2Rf UOL(4)當Ui增大到使U+l=LR,即Ui UthR2RURRf0URf

11、 UOL(5)此后，Ui稍有增加，輸出又從低電平跳變?yōu)楦唠娖揭虼薝Tl和UTh為輸出電平跳變時對應(yīng)的輸入電平，常稱UTl為下門限電平，UTh為上門限電平，而兩者的差值Ut5r-"l JUoh U°l )Rf(6)稱為門限寬度，它們的大小可通過調(diào)節(jié)R/R F的比值來調(diào)節(jié)。圖6為滯回比較器的電壓傳輸特性。輸出警報和控制電路利用滯回比較器輸出的電壓UO2控制一個開關(guān)三極管使報警電路中的發(fā)光二 極管顯示不同的狀態(tài)（亮/滅），同時控制電流繼電器 KA,進而控制加熱電路的導(dǎo)通和截止。調(diào)節(jié)滯回比較器的上下門限電平可控制三極管的開關(guān)時間，從而達到設(shè)定加熱溫度的目的。電路如圖 7UqQ+ 1

12、2V圖7輸出警報和控制電路元件參數(shù)的計算及選擇1、差分放大電路如圖4所示，令A(yù) B點分別接地， R RB 點接地：U 01= 42 Ua(7)R4A點接地：Uo'iRR2 r7R)Ub(8)R4(R5R)R(R2 R R)R2 R于是 Uoi U01 U01 27Ua(9)R(RR)R4設(shè)計要求差動放大電路可將 A、B點電壓差A(yù)U按比例放大。即令R(Rw2 R7 E旦J。)R(R5 R )R4可得RRw2 R7選取 R=R=10KQ , R=1血,R=910KQ,貝1jRw2R-R790KQ2、橋式測溫放大電路將差動放大電路的A B端與測溫電橋的A'、B端相連，構(gòu)成一個橋式測溫

13、 放大電路。選取常溫下Rt為1KQ的熱敏電阻，R=100KQ , R=20KQ , R=220KQ ,選定 室溫為平衡溫度，如圖3所示，即要求UA-Ub=0o即，-RR3Ri Rt Rwi R2 R3可得，（ RR3 R2 = QRt3、滯回比較器如圖8設(shè)定參考電平U=2V,運算放大器 A選為A741o其輸出最大電壓為土13V,即比較器輸出低電平UO=13V,輸出高電平UOh=+13MUR=R10212求得，R4=16KQRs RSUOH1.89VR11Uol) 0.26V把上述各部分電路連接起來便構(gòu)成了完整的NT調(diào)度監(jiān)測及控制電路。其總2.15V上門限電壓 UTH=RSR11UR 0UOL

14、R11R11R R 下門限電壓UTL S 11URR11門限寬度 UT=UTh- UTl= (U OHR115總電路圖電路圖如附錄所示。6總結(jié)本次課程設(shè)計要求設(shè)計一種音樂彩燈控制器。 應(yīng)用所學的知識及在圖書館搜 集的資料，對題目所要求的電路進行了設(shè)計。1、設(shè)計了兩種溫度控制電路進行對比，方案一是利用PTC集成元件TC260進行組配電路，方案二是利用NTCS敏電阻組配電路。方案一電路使用集成元件 相對來說比較簡單。2、在方案二的設(shè)計中，用到了差分放大器、滯回比較器、測溫電橋等基本 電路。3、根據(jù)任務(wù)要求對相關(guān)參數(shù)進行了計算，并對相關(guān)元件進行了選擇。4、為了做好這次的課程設(shè)計，要充分理解電路的任務(wù)

15、目的，先建立一個大 致的電路工作過程概念。然后再進行細節(jié)的分析，理論的驗證，最終得出一套最優(yōu)的方案。參考文獻1孫淑燕，張青.電子技術(shù)教學實踐指導(dǎo)書M.北京：中國電力出版社,2劉潤華,劉立山.模擬電子技術(shù)M.山東：石油大學出版社，2003.3廖先蕓，郝軍.電子技術(shù)實踐教程M.北京：石油工業(yè)出版社,.4汪學典.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗M.武漢：華中科技大學出版社,.5彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)J.北京：高等教育出版社，1997.附錄Uni 10KQRia1 KflRqIKQRw*1 OOK+ Ucc-12V圖9溫度監(jiān)測及控制電路大慶石油學院課程設(shè)計成績評價表課程名稱電子技術(shù)課程設(shè)計題目名稱NTCM度監(jiān)測及控制電路學生姓名李