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毕业设计指导书 毕业设计题目智能温度变送器设计关键词 （不超过5个）变送器，线制，接地方式，比例运算放大器，电气隔离一、智能温度变送器的简介 智能温度变送器是利用控制器读取温度传感器的温度值，以电流或电压形式传输到远程测量系统。要求该变送器的温度测量范围为-55℃至+125℃，工作温度范围为-25℃至+85℃，在电流传送方式下电流范围为4至20mA，在电压传送方式下电压范围为0至10V。 二、智能温度变送器的系统结构 智能温度变送器由控制器、温度传感器以及DA转换器组成。控制器读取温度传感器的温度值，经过DA转换器输出电压值；当以电流形式输出时，该电压经过电流信号转换器转换成4至20mA的电流输出；当以电压形式输出时，该电压经过电压信号转换器转换成0至10V的电压输出。 控制器 温度传感器 DA转换器 电流信号转换 电压信号转换 图2.1 智能??度变送器的系统结构图 三、智能温度变送器的硬件设计 1、电源电路设计 （1）电源电路要求有防止反接电源正负极而烧录电路板的功能，要求有过压保护的功能。智能温度变送器要求电压输出范围为0至10V，因此电源电压必须比10V高。这里选择工业常见电源12V直流开关电源。控制器需要5V直流电压，这里还需要将12V降到5V。为了显示电源是否正常工作，需要设计一个5V电源的电源指示灯。 电路板在存放与工作过程中常常遇到瞬态电压问题。瞬态电压的主要表现形式有两种：一是ESD，二是雷电。ESD产生的瞬态电压是静电释放会产生一个很高的瞬态电压，而且速度非常快，可以在数亿分之一秒内完成，如果不能将这么高的电压瞬间导走，会对电路系统产生严重的破坏。雷电产生的能量也是非常具大的。常见的瞬态电压保存方法是使用TVS瞬态抑制二极管，它能够吸收ESD与雷电的能量、保护系统免受损害。一般应用在被保护系统的，保护电压略高于被保护系统的额定电压时，TVS导通吸收能量令电压不会超过额定电压值。按导通方向来划分，TVS二极管妥为单向与双向。常见的TVS产品有P6KExxxA、1.5KExxxA、SMAJxxxA、SMBJxxxA、SMCJxxxA等等。选择TVS二极管需要考虑保护电压值、吸收功率、导通方向等因素。 （2）常见的直流电源电路有三端稳压电源和开关电源。三端稳压电源内部是串联稳压电路结构，电源转换效率不高，当功耗大时芯片发热量大，需要散热片。开关电源的转换效率高，可以不使用散热片。三端稳压电源的常见芯片有7805、7809、7812等等，开关电源的常见芯片有LM2576、LM2596、MP1484、MP1593、MP2359等等。电源芯片的选择需要考虑最大输入电压范围、输出电压范围、最大输出电流、开关频率、电源转换效率、价格等因素，具体参看表3.1.1。 表3.1.1 开关电源芯片参数表 型号转换效率（%）最大输入电压（V）输出电压（V）最大输出电流（A）开关频率（kHz）参考价格LM257675401.23-373521.3LM259675401.2-3731500.95MP148495230.925-2033401.2MP159395281.22-2533851.4MP235992240.81-151.24601.5LM2576电源芯片有多种型号，分别为LM2576-3.3、LM2576-5、LM2576-12、LM2576-15以及LM2576-ADJ，各型号在输出稳压值上有所不同，像LM2576-3.3专门用于输出3.3V电压；像LM2576-ADJ用于输出少见电压的场合，比如3.6V稳压电源、9V稳压电源。 LM2596电源芯片有多种型号，分别为LM2596-3.3、LM2596-5、LM2596-12以及LM2596-ADJ。LM2596属于LM2576的升级版，因此，电路结构通用，电路元件参数相似。 2、温度传感器选择 温度传感器要求测量温度范围为-55℃至+125℃，工作温度范围为-25℃至+85℃，并且方便与控制器连接。常见的温度传感器有数字式温度传感器DS18B20和电压式温度传感器LM35等等。温度传感器的选择需要考虑测量范围和工作温度范围、测量精度等因素，具体参看表3.2.1。 （1）DS18B20采用单总线通讯方式读取温度值。在同一总线上可以挂载许多个DS18B20，靠内部64位激光ROM编码来区分各个器件。它内部存贮器的暂存器RAM由温度低字节、温度高字节、高温触发器TH、低温触发器TL、保留字节、COUNT REMAIN寄存器、COUNT PER寄存器以及CRC寄存器组成。读取温度值就是读取暂存器RAM的前两个字节。 （2）LM35有许多型号，不同型号有不同的封装与参数指标，如表