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温度传感器报警器课程设计

《传感器课程设计报告》题目:温度报警器
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2010年07月02日
目录
1 设计目的 (1)
2 设计题目 (1)
3 课程设计内容及要求 (1)
4 设计总结、心得 (4)
5 参考书目 (5)
一、设计目的
通过课程设计使学生对传感器应用技术的知识有全面的掌握,加深对该课程知识的理解,培养学生综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力,也是对前期理论与实践教学效果的检验。

通过课程设计使学生对工程设计有初步的认识,增强学生的识图、绘图能力,培养学生独立工作的能力。

通过本次设计使学生熟悉工程设计的思维方式和步骤,并了解如何进一步根据确定的设计方案选择元器件,使设计的方案在功能上和经济上均可行。

二、设计题目
温度报警器, 当温度高于某值时,自动发出声光报警。

三、课程设计内容及要求 1 设计方案的选定与说明
结构图
根据传感器的原理构成和设计需要,各部分元件分别选用下列元器件:
测温电路由敏感元件、转换元件和测量电路构成,测量电路选用电桥,辅助电源选用直流电源。

敏感元件:负温度系数热敏电阻。

转换元件:负温度系数热敏电阻将温度转换成电量 。

测量电路的种类:电桥。

电桥法方便、准确。

辅助电源的种类:15伏特直流稳压电源、220交流电源。

测温电路
报警电路
比较放大器
辅助电源
2 论述方案的各部分工作原理
当温度上升时,Rt电阻阻值减小,电桥不平衡,输出电压量减小,送给比较放大器,当送给比较放大器的电压量低于给定值时,比较放大器输出电压为低电平,晶闸管关断,原来被短路的报警回路工作,电路灯亮、铃响,报警电路报警。

3 设计方案的图表;
1)温度测量
+
-
当温度变化时,Rt电阻阻值也随之变小,电桥对臂乘积不等,电桥不平衡,输出电量增加,由公式{ U0=(U i/4)*(△R t/R1),U i=[15/(R5+R6)]*R6 }算得输出电压U0,送入比较放大器,进行比较。

2)比较放大器
正端电压由测量电路送来,即电桥输出电压U0 ,当U0大于负端时,比较放
大器高电平导通,当正端电压低于负端时,比较放大器低电平截止。

3) 报警电路
22V
BELL
R 90.5 K
R 10 1 K
LAMP
R9、R10为分压电阻,避免晶闸管短路时烧毁电源及元器件。

声光报警元件分别为蜂鸣器、LED ,与R9串联成报警回路。

正常工作时,比较放大器信号送来后,触发晶闸管道通,报警回路被短路,当温度升高时,比较放大器输出低电平,晶闸管VD 截止,报警回路导通,灯和铃导通,报警。

4 编写设计说明书
1)该传感器的技术性能和使用条件
该传感器可用于液体、气体、固体、固溶体和火灾报警等方面,使用简单方便。

通常测量范围在25至100℃之间。

这种测量电路精确可达0.1℃,感温时间至少10秒以下。

适用于初始温度≥25℃,升高到某一程度报警的系统。

2)最后组成的原理框图
3)工作原理
Rt为热敏电阻,初始Rt=R1=R2=R3=10k,电桥平衡,即25℃时。

R5、R6、R9、R10、为分压电阻。

可通过Rp设置报警温度。

当温度升高,Rt电阻阻值减
小,从而电桥输出量随之变化,[ U
0=(U
i
/4)*(△R
t
/R
1
) ,U
i
=[15/(R
5
+R
6
)]*R
6
].
输出量送入比较放大器进行比较,当其值小于比较放大器R8上电压时,比较放大器输出截止,报警回路由短路状态变为导通,灯和铃导通,报警成功。

4)报警温度的设置与计算
Rt为负温度系数热敏电阻,阻值变化如下:
温度°C 电阻值KΩ温度°C 电阻值KΩ
-50 329.2 25 10
-30 111.3 30 8.313
-10 42.45 50 4.61
0 27.28 80 1.669
10 17.96 100 0.9735
将要设定的报警温度对应的阻值带入公式中U
0=(U
i
/4)*(△R
t
/R
1
) ,(R1阻值
已知,U
i =[15/(R
5
+R
6
)]*R
6
),求出电桥输出电压U
,然后改变滑动变阻器电阻阻
值,使R8的电压等于U
0 ,(U
R8
=15/R
P2
+R
8
),即比较放大器的比较电压,当温度
高于设置温度,U
0小于U
R8
,比较放大器输出低电平,VD截至,报警电路报警。

5)误差分析
热敏电阻会有一定的时间延时,从而间接的影响了整个报警系统的灵敏和准确性能。

6)技术展望
本报警系统只适用于温度由低升高到某一温度上限的报警,随着更多的需求,如某一温度之间的报警需要,可进一步的改进成上、下限温度报警系统,同时改进灵敏程度,并进一步的减少误差量等等。

四、设计总结、心得
通过这次课程设计,我的收获很大。

同时也发现了自身存在的不足之处,虽然感觉理论上已经掌握,但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑,经过一番努力才得以解决,更重要的是让我懂得了如何把自己平时所学的东西应用到实
际中,理论联系实际,运用和巩固所学习的知识,同时有也培养独立思考、分析和解决实际问题的能力。

五、参考书目
[1] 李英顺. 现代传感检测技术. 北京:中国水利水电出版社, 2009.
[2] 曾芳. 电力电子技术. 西安电子科技大学出版社, 2004.
[3] 沈聿农. 传感器及应用技术. 北京:化学工业出版社,2003.
[4] 张洪润. 传感器原理及技术. 北京:清华大学出版社,2008.
[5] 郁有文. 传感器原理及工程应用. 西安电子科技大学出版社,2007。

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