模拟电子技术课程设计方案——水温水位自动报警器.docVIP

《模拟电子技术基础》 课程设计报告 班级：电气082 姓名： （签字） 学号：0804030216 日期：2010-7-3至2010-7-4 设计任务：水温及水位自动监测报警器 监视容器中水的加热过程： 设计一个模拟电路，要求模拟实现容器中水的加热过程，当容器中水温未达到沸点时，监视器报警灯红灯亮，提示水没烧开；当容器中水温达到沸点时，监视器报警灯绿灯亮，提示水已烧开。 监视容器中水位的升高过程： 设计一个模拟电路，要求模拟实现容器中水位的升高过程，当容器中的水位低于下限水位时，监视器报警灯单红灯亮；当容器中的水位到达下限及下限以上，并且在上限以下时，监视器报警灯不亮；当容器中的水位到达上限及上限以上时，监视器报警灯双红灯亮。 设计思路与说明 模拟水温检测系统 水温监测实验原理及器材选用依据： 热敏电阻是一种新型半导体感温元件，温度系数热敏电阻具有的电阻温度特性，当温度升高时，电阻值；当温度降低时，电阻值，其阻值温度特性曲线如所示。热敏电阻的阻值温度特性曲线是一条指数曲线，非线性较大，在实际使用中要进行线性化处理，但比较复杂，一般只使用线性度较好的一段 电路功能： 滑动变阻器由零开始变化，模拟水温升高的过程，电阻阻值与电桥输出电压的关系：=(-)，实验中测到与的关系曲线，如图3所示。假设模拟电阻与温度的关系如图4所示，则电压与温度的关系如图5所示。 送入仪表放大器，经过放大，得到输出电压，=- 在增大的过程中，当＜-1.5V时，即水温未达到沸点，输出高电位，此时Q1三极管导通，红灯亮。当继续增大，使=-1.5V时，即水温达到沸点，发生跳变，输出低电位，此时Q2三极管导通，绿灯亮。 电路参数确定 输入到仪表放大器的信号为小信号，因此，选择输入到仪表放大器的信号差值为1V左右，要求电桥中电流不能过大，因此选用1K的电阻和滑动变阻器作为电桥电阻；仪表放大器中的电阻需要选择小电阻，所以选择300的电阻，并设置放大倍数等于-3倍；在水温升高的过程增大，设置当增大到333.3时，即=0.5V时，模拟水温达到沸点，此时让电压比较器的输出电压发生跳变，即==-3=-1.5V，所以设置VDD=-1.5V。当输出高电位时，保证三极管Q1导通以及二极管LED2发光，因此选用NPN管，经过调适和计算确定VCC和的值；当输出低电位时，保证三极管Q2导通以及二极管LED1发光，因此选用PNP管，经过调适和计算确定VDD和和的值。 模拟水位检测系统 水位监测实验原理即器材选用依据： 用开关的闭合模拟水位升高过程中各部分电路的导通关系。当水位在下限以下和上限以上，需要亮起红灯来报警，而当水位合适时，则不用亮灯报警，根据这个关系，选择窗口比较器实现此过程。当水位在下限以下时，电路出于不导通状态，即S2断开与 U1、U2的连接，此时使二极管LED2亮，实现报警；当水位为正常水位，S2与U2接通，此时两个二极管都不发光；当水位达到上限水位时S2与U1接通，此时两个二极管都发出红光报警。实验原理图如图6所示 2.2.2 电路功能： U1的反相端与U2的同相端接同一高电位，U2的反相端与U1的同相端接同一低电位，设置一个开关S2使其接地。当水位不够下限水位时，开关S2断开，U1反相端电位高于同向端电位，输出为负，相反，U2同向端电位高于反相端电位，输出为正，此时二极管LED2导通报警发光，而LED1因三极管未导通而截止不发光；当水位上升到下限或下限以上上限以下时，S2与U2接通，U2同向端电位为零，小于反相端电位，输出为负，三极管Q2不导通，LED2截止，因而不发光，LED1仍然处于截止状态，不发光；当水位继续上升达到上限水位时，S2与U1接通，U1反相端电位为零，小于同向端电位，输出为正，三极管Q1导通，LED1发光报警，而Q2也处于导通状态，LED2也发光报警。 参数确定依据 VDD高于VSS，VSS高于地电位，因此根据这个关系确定参数使VSS略高于地电位，所以选择VSS=0.5V，VDD=5V。根据二极管的发光要求以及不断地调适确定VCC=5.37V 。 3．电路调试基本过程及调试结果 3.1 实验设备：模拟实验电路箱，万用表。 3.2 实验地点及条件：在模拟电路实验室，室温20°C 左右，保证实验仪器工作的良好状态，减小误差。 3.3 实验时间：2010-7-3至2010-7-4两天。 3.4 实验中的主要问题及自我评价 在水温检测实验中，电路的平衡调节调了很长时间都不平衡，输出电压很不稳定，后来尝试不用电桥，只用一个电阻和滑动变阻器分压来实现，可是发现这样实现误差较大，所以又换