测控电路课程设计报告

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时间:2018-05-12

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1、测控电路课程设计报告一、设计要求设计一个温度测量电路,测量范围0.0—50.0℃,精确至小数第一位,采用AD590为传感元件,3个LED数码管显示测得值。二、电路基本原理传感器电压比较电路数码管显示A/D转换电路传感器输出信号通过温度传感处理电路,得到与温度成正比的电压信号,输入电压比较电路,将比较电路输出电压输入A/D转换电路,驱动数码管显示温度值。三、设计步骤1、设计传感器输出信号分压比较电路2、根据原理框图各部分的功能,查阅资料,完成单元电路设计,参数计算和器件选择3、列出所有元器件清单,报实验室备件4、按照设计电路原理图在

2、面包板上安装、调试电路5、绘制总体电路原理图6、完成设计报告四、设计内容1、A/D转换及显示电路使用三位半LED显示A/D转换器ICL7107,电源电压+5V。根据ICL7107芯片手册选取积分电阻470KΩ,积分电容0.22μF,自动校零电容0.047μF,参考电容0.1μF,振荡电容100pF。再由ICL7101直接驱动3个共阳极数码管,分别显示十位、个位和十分位。根据“显示值=1000×(VIN/VREF)”,温度每上升1℃,数码管示值增加100(1为十位,00分别为个位和十分位),故选择VREF为4V,则有温度每上升1℃,

3、VIN(=Vo)增大0.04V,即Vo=T/25。2、温度传感处理电路AD590温度传感器规格如下:其输出电流是以绝对温度零度(-273℃)为基准,温度每增加1℃,传感器增加1μA的输出电流;可测量范围-55℃—150℃;供电电压范围+4V—+30V。将传感器接入12V电源,并与5.1K电阻串联接地,电阻分压后接电压跟随器以获得稳定的电压输出,电压跟随器以及比较电路中的差动放大器均采用LM358双运放芯片。AD590的输出电流I=(273+T)μA(T为摄氏温度),V1=(273+T)×5αmV(α为由于电阻精度引起的误差校正系数

4、)。3、电压比较电路为滤除电源杂波,使用齐纳二极管作为稳压元件,和1.2K电阻串联后接入12V电源。利用50K电位器分压,将输出电压V2调整至0℃时V1点电压,再接入一级跟随,保证“零点”电压不受后级电路影响,跟随器所用芯片为UA741。使用LM358构成减法电路,输出Vo=T/25,输入到ICL7107的VIN脚进行A/D转换。五、电路调试及分析1、确定“零点”。将传感器AD590置于冰水混合物中,用电压表测V1点电压,并同时用水银温度计作为示值基准,当电压稳定后,测得V1点电压,即0℃时电压为1.424V。调节电位器R1,使得

5、V2点电压为1.424V,则“零点”确定。注:V1理论值应为1.365V(为计算方便,AD590负端与“地”之间电阻假定为5KΩ,而非5.1KΩ,相差部分计入α),故α=1.042、调节差分放大电路增益根据计算,设差分放大增益为β,由Vo=T/25,V1=(0.273+T/1000)×5α,V2=0.273×5α,可得Vo=(V2-V1)×β=T×α×β/200=T/25,即α×β=8,由α=1.04,可知β=7.69故在差分放大电路中选择电阻为27KΩ,200KΩ与100KΩ电位器串联。第一步,将LM358正端接一个保护电阻接地

6、,负端不变,即构成一个简单的反向放大电路,由于V2输出稳定电压1.424V,故Vo应为10.95V。第二步,将电路恢复至设计状态,把传感器置于冰水混合物状态下,当V1降至与V2等电位即1.424V时,输出Vo应为0,故调节电位器R3,使得Vo输出为0。反复几次。至此,传感电路及差分放大电路部分调试完毕。分析:

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