Московский государственный институт электроники и математики
(технический университет)
Кафедра «Информационно-коммуникационные технологии»
 |
Курсовая работа по теме
«Преобразователь температура-напряжение на основе терморезистора»
Исполнитель:
Студент группы С-65
«___» _________ 2009 г.
Проверил:
Преподаватель каф. ИКТ
«___» _________ 2009г.
Москва 2009
Аннотация
В данной курсовой работе разработан преобразователь температура-напряжение с учетом заданных параметров. Разработана принципиальная схема, выбрана элементная база, произведен расчет.
 |
Содержание
Аннотация.................................................................................................................................... 2
Задание на курсовую работу................................................................................................... 4
1. Анализ технического задания......................................................................................... 5
2. Разработка функциональной схемы и принцип действия......................................... 5
2.1. Назначение...................................................................................................................... 5
2.2. Состав................................................................................................................................ 5
2.3. Принцип действия......................................................................................................... 5
3. Разработка принципиальной схемы.............................................................................. 6
3.1. Расчет параметров схемы............................................................................................ 6
4. Список использованной литературы............................................................................... 7
Приложение:
Принципиальная схема.............................................................................................................. 8
Задание на курсовую работу
 |
I. Наименование разрабатываемого устройства
Преобразователь температура-напряжение на основе терморезистора.
II. Параметры устройства:
Диапазон температур, град +10…+60
Диапазон выходных напряжений, В +1…+6
Тип датчика терморезистор
Напряжение питания, В +12
1. Анализ технического задания
Разрабатываемое устройство - преобразователь температура-напряжение на основе терморезистора. Устройство должно реагировать на незначительные изменения температуры и менять в зависимости от этого выходное напряжение. Устройством, реагирующим на изменения температуры, является терморезистор, который и будет обеспечивать зависимость температуры и напряжения на выходе схемы.
2. Разработка функциональной схемы и принцип действия
2.1. Назначение
В курсовой работе спроектировано устройство, предназначенное для преобразования изменений температуры в изменение напряжения.
2.2. Состав
Устройство состоит из моста (четыре резистора), в диагональ которого включен операционный усилитель, конденсатора и элемента питания.
2.3. Принцип действия
Схема представляет собой мостовой источник сигнала. Мост содержит три резистора R1, R2, R3 одинакового номинала и терморезистор Rx. В диагональ моста включен операционный усилитель. При этом образуется схема дифференциального включения ОУ. Таким образом, удается на выходе ОУ выделить разность напряжений между узлами моста. На оба входа ОУ подается синфазная э. д.с. смещения Есм. Когда обе ветви моста R1-Rx и R2-R3 сбалансированы, то выходное напряжение ОУ равно нулю, причем U+вх = U-вх = Есм/2. Когда сопротивление Rx получает приращение на δR, разность напряжений перестает быть нулевой. Таким образом, устанавливается зависимость значения 
выходного напряжения от изменения сопротивления на терморезисторе, которое в свою очередь реагирует на изменение температуры окружающей среды в соответствии с параметрами элемента.
3. Разработка принципиальной схемы
3.1. Расчет параметров схемы
Расчет параметров схемы можно произвести на основании заданных параметров и следующих уравнений:
(Есм – Uвх-)/R = (Uвх - – Uвых)/(R + δR), где R = R1 = R2 = R3 = Rx0 Uвх+ = Есм/2 Uвх+ = Uвх- Rx = Rx0(1 + αΔT) = Rx0 + αΔTRx0Из первого уравнения с учетом подстановок получаем:
Uвых = – δRЕсм/(2R)
Поскольку δR = αΔTRx0 и Rx0 = R, получаем следующую зависимость:
Uвых = –αΔTRЕсм/(2R)
Uвых/ΔT = –αЕсм/2
Из заданных параметров ясно, что изменение температуры на 10 градусов должно давать изменение напряжения на 1 Вольт. Подставим значения в уравнение.
1/10 = –6α
α = –1/60
3.2. Выбор элементной базы
Поскольку особенных требований к точности предъявлено не было, единственным параметром выбора операционного усилителя стала возможность работы от однополярного источника питания. В связи с этим был выбран 1401УД1.
В качестве терморезистора был выбран элемент СТ1-19 с номинальным сопротивлением 4,7 кОм и интервалом рабочих температур от -60 до +300 °С.
Значения сопротивлений резисторов R1, R2 и R3 должны лежать в интервале от 3 до 10 кОм и совпадать сопротивлением Rx при нормальных условиях (20 °С). Поскольку разрабатываемое устройство является измерительным прибором, был выбран прецизионный элемент С5-5 сопротивлением 4,7 кОм.
В качестве конденсаторов используются элементы КМ6.
3.2. Перечень элементов
Наименование | Обозначение | Количество |
Операционный усилитель | 1401УД1 | 1 |
Терморезистор | СТ1-10 | 1 |
Прецизионный резистор | С5-5 | 3 |
Конденсатор | КМ6 | 2 |
4. Список использованной литературы
 |
«Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре – 2-е издание», М.: Сов. Радио, 1979, 162-169 с. , , «Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА (справочник)», Мн.: Беларусь, 1994. Резисторы. Справочник под редакцией и , 2-е издание, М.: “Радио и связь”, 1991. Ресурсы сети Интернет.
Принципиальная схема
