1、 成績評定： 傳感器技術 課程設計 題 目 電子溫度計測量通道設計 摘要傳感器是一種以一定的精度把被測量轉換為與之有一定確定對應關系的、便于應用的某種物理量的測量裝置。這一概念包含了四個方面的含義：傳感器是測量裝置，能完成信號獲取任務；它的輸入量是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學量、生物量等；它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉換、處理、顯示等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量；輸出輸入有對應關系，且應有一定的精確度。檢測技術是以研究自動檢測系統中的信息提取、信息轉換以及信息處理的理論和技術為主要內容的一門應用技術學科。廣義的講，檢測技術是自動化技術四個支柱之一，從信息科學

2、角度考察，檢測技術任務為：尋找與自然信息具有對應關系的種種表現形式的信號，以及二者間的定性、定量關系；從反應某一信息的多種信號表現中挑選出在所處條件下最為合適的表現形式，以及尋求最佳的采集、變換、處理、傳輸、存儲、顯示等的方法和相應的設備。溫度是表征物體或系統的冷熱程度的物理量。溫度單位是國際單位制中七個基本單位之一。從能量角度來看，溫度是描述系統不同自由度間能量分配狀況的物理量；從熱平衡觀點來看，溫度是描述熱平衡系統冷熱程度的物理量；從分子物理學角度來看，溫度反映了系統內部分子無規則運動的劇烈程度。溫度檢測方法一般可以分為接觸法測量和非接觸法測量。各種溫度檢測方法各有自己的特點和各自的測溫范

3、圍，不同的被測物需要有不同的測量元件和測量方法。本次設計一個電子溫度計用于環境溫度檢測（本設計只設計前向通道），根據測溫范圍自己選擇傳感器型號，設計相應的信號處理電路，將測量信號轉化為15V DC信號。將溫度信號轉化為電壓信號輸出，根據測量的溫度，輸出不同的電壓；電路板焊接后，采用萬用表檢測輸出電壓值即可。技術要求:測溫范圍： -50150；信號輸出：15VDC，通過萬用表顯示測量值，或采用現成的顯示儀表顯示測量值。傳感器（敏感元件）：晶體管溫度傳感器。關鍵詞：溫度 電壓 萬用表目 錄一 、設計目的1二、設計任務與要求12.1設計任務12.2設計要求1三、設計步驟及原理分析23.1設計方法23

4、.2設計步驟33.3設計原理分析4四、課程設計小結與體會7五、參考文獻8傳感器技術課程設計一 、設計目的 在日常生活和工業生產中經常要進行環境溫度的檢測與顯示。設計一個電子溫度計用于環境溫度檢測（本設計只設計前向通道），根據測溫范圍自己選擇傳感器型號，設計相應的信號處理電路，將測量信號轉化為DC信號。將溫度信號轉化為電壓信號輸出，根據測量的溫度，輸出不同的電壓；電路板焊接后，采用萬用表檢測輸出電壓值即可。二、設計任務與要求2.1設計任務根據測溫范圍自己選擇傳感器型號，設計相應的信號處理電路，將測量信號轉化為DC信號。將溫度信號轉化為電壓信號輸出，根據測量的溫度，輸出不同的電壓；電路板焊接后，采

5、用萬用表檢測輸出電壓值即可。2.2設計要求技術要求:測溫范圍： -50150；信號輸出：DC，通過萬用表顯示測量值，或采用現成的顯示儀表顯示測量值。傳感器（敏感元件）：晶體管溫度傳感器。 三、設計步驟及原理分析3.1設計方法電子溫度測量通道設計就是將信號進行采集，不需要做計算或數據處理，但本次設計需要輸出的是15V的電壓信號，所以將輸出的信號轉換為電壓信號。由此可以通過溫度傳感器將溫度信號進行采集，傳感器輸出的是電流信號，然后通過電流/電壓轉換電路，將420mA電流轉換為15V的電壓信號，即可完成題目設計要求。系統方框圖如圖3.1所示。溫度傳感器電流/電壓轉換電路圖3.1 電子溫度計測量通道設

6、計系統方框圖3.2設計步驟傳感器需要檢測的溫度范圍是-50150的晶體管溫度傳感器，所以在這次的設計中我選用的是集成溫度傳感器AD590。AD590的主特性參數如下：工作電壓：430V；工作溫度：55150；保存溫度：65175；正向電壓：44V；反向電壓：20V；焊接溫度（10秒）：300；靈敏度：1AK。我認為集成溫度傳感器。AD590滿足本次設計要求。集成溫度傳感器AD590電路原理圖如圖3.2所示。圖3.2 集成溫度傳感器AD590電路原理圖3.3設計原理分析 AD590 是種新型的二端溫度傳感集成電路, 它具有良好的互換性和線性。在電壓增加電流趨于飽和的正常工作狀態下, 其輸出電流主

7、要由溫度決定, 當溫度增加時, 輸出電流隨溫度線性增加, 反之線性減少; 而電源電壓從13 v 變到1 5 V, 電流也只有1 產A 以下略微變化, 所以AD590 具有消除電源波動的特性。由于具有以上優點, 它被廣泛地應用于各種溫度測量, 且測量精度高, 使用方便。電流/電壓轉換電路用于將電流信號轉換為與之成一定關系的輸出電壓信號。在此次設計中將傳感器輸出的電流信號轉換成題目要求的電壓信號。電流/電壓轉換電路如圖3.3所示。圖3.3 電流/電壓轉換電路 圖3.4電子溫度計設計圖電子溫度計測量通道設計參數計算電子溫度計測量通道的設計參數計算主要集中在電流與電壓的轉換部分，傳感器采集的信號需要經

8、過電流/電壓轉換才能滿足設計中輸出15V的電壓信號。故參數計算如下：因為LF-411運算放大器為理想運算放大器，所以：由虛短得 ； 由虛斷得 ；即得到 (1) (2)由（1），（2）式可得 當 時，所以有： 取，k， k， k，得。故調整電位器RP，使，則當時，可求得四、課程設計小結與體會作為一名電子學院、電氣自動化專業一位大二的學生，我覺得能做類似的課程設計是十分有意義，而且是十分必要的。 在已度過的大二的上半個學期里我們大多數接觸的是專業基礎課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業基礎課的理論面，如何去鍛煉我們的實踐面？如何把我們所學到的專業基礎理論知識用到實踐中去呢？我想做類似的課程設計就為我們

9、提供了良好的實踐平臺。在做本次課程設計的過程中，我感觸最深的當數查閱大量的資料和設計手冊了。為了讓自己的設計更加完善，更加符合工程標準，一次次翻閱電氣設計手冊是十分必要的，同時也是必不可少的。我們是未來的工程師，我們是在做設計時一切都要有據可依，有理可尋，不切實際的構想永遠只能是構想，永遠無法升級為設計。總體來說在本次設計的過程中，我收獲了很多，同時也發現不少的問題，雖然以前做過這樣的電路設計但這次設計真的讓我長進了很多，也讓我真真正正的意識到，在以后的學習中，要理論聯系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，學習單機片機更是如此，程序只有在經常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設計中的最大收獲。五、參考文獻1 張國雄。測控電路。機械工業出版社，2008.7。2 宋文緒，楊帆。傳感器與檢測技術。高等教育出版社，2007.12。3 李科杰。新編傳感器技術手冊。國防工業出版社，2002。4 康華光。電子技術基礎（模擬部分）。高等教育出版社，2006.1。5 李剛，林凌。現代測控電路。高等教育出版社，2004。6 孫傳友，孫曉斌，