水温测量仪的仿真与设计.doc

目录 第一章 绪论 2 1.1水温测量仪简介 2 1.2个人主要任务 2 第二章 设计方案及单元电路设计 4 2.1设计方案 4 2.1．1水温测量仪模块流图 4 2.1.2 单元电路简介 4 2.2单元电路设计 5 2.2.2集成温度传感器AD590简介 5 2.2.2AD590应用电路 6 2.2.3K—℃变换减法电路 7 2.2.4电压的放大电路 8 2.2.5比较电路 8 2.2.6运算放大比较器 9 2.2.7 延迟比较器 10 2.2.8 报警器设备 11 第三章 水温测量仪的仿真与设计 11 3.1仿真EWB的简介 12 3.2水温测量仪的仿真与测试 12 结束语 15 参考文献 16 附录一：水温测量仪原理图 17 附录二：水温测量仪PCB图 18 附录三：元件清单 19 第一章 绪论 1.1水温测量仪简介 水温测量仪在国防工程、电子、食品、医药和石油化工 图2.1.1水温测量仪流程图 2.1.2 单元电路简介 一.电压转换电路：电压转换电路的作用是为了对温度进行测量、控制并显示，首先必须将温度的度数（非电量）转换成电量，然后采用电子电路实现题目要求。，将温度变化转换成相应的电信号时通过放大电路放大后使得其输出电压u03=100mV/℃。 四．比较电路：用的是迟滞比较电路，这样更稳定。使比较器输出高电平和低电平来控制驱动报警电路。 2.2单元电路设计 2.2.2集成温度传感器AD590简介 AD590是AD公司利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。这种器件在被测温度一定时，相当于一个恒流源。该器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的 特性。即使电源在5～15V之间变化，其电流只是在1μA以下作微小变化。参数表 4～30V反向电压－20V工作温度 －55～＋150焊接温度（10秒）300℃ 保存温度－65～＋175灵敏度1μA／K正向电压＋44V 图2.2.2AD590实物图和结构图 2.2.2 AD590应用电路 AD590输出阻抗达10MΩ，转换当量为1μA/K。温度—电压转换电路如图 2.2.3所示 温度—电压转换分析：根据水温多少将提供恒流，方向如图所示。由于在Uo输出端接一电压跟随器从而增大输入阻抗，电流几乎全部流经电阻Ro。 由AD590转换当量可知： =1μA/K×R=R×10-6/K 在实际应用中可取R=10KΩ，则: U1=10mV/K (2.2.1) 这样可以实现温度—电压的转换，取得所需电压。 图2.2.3 温度-电压转换电路 2.2.3 K—℃变换减法电路 实现温度—电压转换后，不能直接测量，仍需将绝对温度转换为摄氏度，即实现K—℃变换。绝对温度（T）与摄氏度（t）之间的关系为： T=t+273k （2.2.2） 由式 （2.2.1）与式（2.2.2）可知要实现K—℃变换，必有： （2.2.3） 该变换可用一个差分式减法器实现，如图3.2.1所示： 图2.2.4差分减法器 差分式减法器分析：在理想运放的情况下，利用虚短与虚断。有如下关系： (2.2.4) 及 (2.2.5) 解式（2.2.4） （2.2.6） (1.3.5) 所以，只要选取合适的,, ,值，便可满足所需要求。如取,则有下式： (2.2.7) (2.2.8) 2.2.4电压的放大电路 由式知选择R4与R2 (2.2.9) 由上式可知温度与电压之间的关系： ℃ （2.2.10） 将放大后的电压接直流电压表，即可直接读的温度值。将AD590放入水温为25℃的水中，可读的电压表读数为2.5V。 2.2.5比较电路 电压比较器是集成运放非线性应用电路常用于各种电子设备中将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，