超限溫度報警器及電路設計

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1、超限溫度報警器的電路設計內(nèi)容摘要：利用熱敏電阻器的溫度傳感特性，通過其電阻隨溫度變化而變化，從而在電路中產(chǎn)生電壓變化，使其從溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，電信號通過集成運放放大，讓電壓與預設電壓進行比較，再通過一個或門電路使輸出是否產(chǎn)生電壓信號，產(chǎn)生的電信號控制三極管產(chǎn)生開關效應控制報警器報警設計指標：當外界環(huán)境溫度高于或低于人體溫度10度時，發(fā)出報警聲音溫度傳感器只能用熱敏電阻系統(tǒng)框圖：方案設計：方案一：如圖所示，電路通過熱敏電阻的傳感效應，產(chǎn)生的電壓變化與預設電壓進行比較，再通過或門電路與三極管構成開關電路控制報警器發(fā)聲。方案二：改進方案一電路圖，如

2、下：對方案一的修改說明：1：將或門電路改換成兩個二極管，從而同樣達到了開關效果，這樣可以不用或門，從而節(jié)約或門，因為此處只用一個或門中的一個電路，不能把或門器有效的利用，而且二極管比或門便宜很多，從而節(jié)約成本！2：對方案一中的固定電阻換成兩個電位器，從而可以方便的調(diào)整電路的參數(shù)，使其適用于不同的環(huán)境，這就提高了報警器的適用性！各單元電路設計,電路原理,及元器件選擇1.熱敏電阻熱敏電阻是一種半導體材料制成的敏感元件,當溫度變化時熱敏電阻值將發(fā)生顯著變化，如果在熱敏電阻兩端加上電壓，則流過熱敏電阻的電流將隨溫度變化，即將溫度的變化轉(zhuǎn)化為電信號。熱敏電

3、阻通常分為正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻、負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻、臨界溫度系數(shù)熱敏電阻、開關型熱敏電阻四種。平時常用的是PTC和NTC兩種熱敏電阻正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC—positivetemperaturecoefficientthermistor）結(jié)構——用鈦酸鋇（BaTiO3）、鍶（Sr）、鋯（Zr）等材料制成的。屬直熱式熱敏電阻器特性——電阻值與溫度變化成正比關系，即當溫度升高時電阻值隨之增大。在常溫下，其電阻值較小，僅有幾歐姆～幾十歐姆；當流經(jīng)它的電流超過額定值時，其電阻值能在幾秒鐘內(nèi)迅速增大至數(shù)百歐姆～數(shù)千歐姆以上。作用與應

4、用——廣泛應用于彩色電視機消磁電路、電冰箱壓縮機啟動電路及過熱或過電流保護等電路中、還可用于電驅(qū)蚊器和卷發(fā)器、電熱墊、暖器等小家電中。負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC—negativetemperaturecoefficientthermistor）結(jié)構——用錳（Mn）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋁（Al）等金屬氧化物（具有半導體性質(zhì)）或碳化硅（SiC）等材料采用陶瓷工藝制成的。特性——電阻值與溫度變化成反比關系，即當溫度升高時，電阻值隨之減小。作用與應用——廣泛應用于電冰箱、空調(diào)器、微波爐、電烤箱、復印機、打印機等家電及辦公產(chǎn)品中，作溫度

5、檢測、溫度補償、溫度控制、微波功率測量及穩(wěn)壓控制用。該設計中采用的是負溫度系數(shù)電阻；其電阻隨溫度變化曲線如圖示：如圖所示：當溫度T變化時，R2的阻值將發(fā)生變化，從而電壓發(fā)生變化。這樣便達到溫度的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化的傳感特性。2.電壓的放大電路：集成運算放大電路是一種具有高放大倍數(shù)、高輸入阻抗、低輸出電阻的直接耦合放大。電路在線性應用時，要加深度的負反饋電路才能工作。理想運放電路線性應用的分析依據(jù)：（1）“虛短”概念；（2）“虛斷”概念。負反饋電路對放大電路的影響負反饋使放大電路的電壓放大倍數(shù)降低，但使放大電路的工作性能得到了提高和穩(wěn)定。負反饋可

6、改善非線形失真，展寬通頻帶等。輸出電壓與輸出電流得到穩(wěn)定電壓負反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用；電流負反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用。對輸入電阻和輸出電阻的影響串聯(lián)負反饋使輸入電阻ri增大；并聯(lián)負反饋使輸入電阻ri減小。電壓負反饋可使輸出電壓基本穩(wěn)定，致使輸出電阻ro減??；電流負反饋可使輸出電流基本穩(wěn)定，致使輸出電阻ro增大。下面介紹由集成運放組成的比例運算電路有反相輸入和同相輸入兩種基本電路：1）反向比例運算放大電路如圖所示：R1為輸入回路電路電阻，Rf為反饋電阻，該電路也屬于并聯(lián)負反饋放大電路。Rp為直流平衡電阻，其作用是使集成運放輸入端對地直流電壓電

7、阻相等，從而避免運放輸入偏置電流在兩輸入端之間產(chǎn)生附加的差模輸入電壓，要求Rp=R1∥Rf。根據(jù)反向比例運算放大的輸入電壓與輸出電壓特性，可得電壓增益為。2）同向比例運算放大電路如圖所示：電路構成深度電壓串聯(lián)負反饋，Rp為平衡電阻，其應該滿足Rp=R1∥Rf，根據(jù)同向比例運算放大的輸入電壓與輸出電壓的關系，電壓增益為：同相比例運算放大電路與反相比例運算放大電路比較，同相輸入方式具有電壓增益總是大于1，輸入電阻高等優(yōu)點，但由于運放同相端電壓與反相端電壓等于輸入電壓，因此輸入端有較大的共模信號，故要求集成運放有較高的共模抑制比和較大的共模信號輸入電壓

8、范圍。而反相輸入方式電壓增益可以小于1也可以大于1，同相與反相輸入端電壓幾乎為零，沒有共模電壓，但輸入電阻等于輸入回路電阻，其值比較小。