综合设计性实验报告【实习调研报告工作总结报告】.doc

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综合设计性实验报告

实验名称：基于AD590温控器的设计

专业：应用物理学
年级：1201级
组次：第四组
组员：李红洲 李克乐 马向军 马永浩
指导教师：王婷

日期：2015 年7 月20日

1实验目的
1.1了解常用的集成温度传感器AD590的内部原理及基本的工作原理。
1.2 设计电路检测AD590输出的电压U与水温T的线性关系。
1.3 讨论电流输出型和电压输出型集成温度传感器的优缺点。
1.4设计电路当水温高于90摄氏度时能报警提示。
2实验原理
2.1温度控制器系统的基本原理
本电路有温度传感器，K-OC变换、控制温度设置和放大器等部件组成。温度传感器的作用是把温度信号转换成电流信号或电压信号，K-OC变换将热力学温度K转换成摄氏温度OC。信号经放大器放大和刻度定标后由数字电压表直接显示温度值，并同时送入比较器与预先设定的固定温度值进行比较，由比较器输出电平的高低变化来控制执行机构（继电器）工作，实现温度的自动控制。
如 图为AD590 的外形电路，在制造时按K氏度标定，即在0°C时,AD590的电流为273uA，温度每增加1K氏度，电流随之增加1uA。AD590相当于恒流源，和一电阻串联即将电流信号转换为电压信号，为了精确起见还应有一电位器串入，如果串入1KΩ电阻，温度每变化1K，电压变化1mV，且与温度的变化成正比，即转换当量1mV/K。当电源电压在V=4uV～30V之间时，其电流将随温度的大小而线性变化。由于电源电压的变动亦会影响AD590电流输出，但随电源电压的变大，其电压变动所造成的影响将变小，因此建议采用较高电源电压，AD590对温度T的端电流关系式为：
I(T)=I(0)=1u/℃×T(℃)=273.2uA=TuA
V(T)=I(T)×R=273.2×R＋T×R
可见电压输出V（T）与温度T呈线性关系

AD590的外形电路图

2.2 电路中，用AD590获取温度信号。根据AD590的数据手册可以知道，在正常工作的情况下，AD590的电流变化1μA，相当于环境温度变化1摄氏度，当环境温度为0摄氏度的时候，AD590产生273μA的电流。AD590经过10K的电阻串联后，在电阻的两端产生（2.73+T）V的电压，该电压经过由LM324构成的差分放大电路后，调整为0~5V的电压，输入到继电器，触发继电器驱动蜂鸣器发声。
3实验内容与步骤
3.1 方案设计: 正确选择实验方法，进行参数估算，选择实验仪器，给出电路图，拟定实施方法和操作步骤，考虑数据处理方法等。

试验流程图：
2.73~3.73v
AD590

基于1N4728产生的2.73V调零电压

LM324构成的三运放高共模抑制比放大电路

继电器驱动

0~5v

2.73v

AD590工作在5V的电源下，产生273~ 373μA（0 ~ 100摄氏度）的电流，经过R1的分压过后，转换为2.73~3.73V的电压，经过一个由LM324构成的跟随器后，送至三运放放大电路的一端（设这个电压为U0）。稳压管1N4728可以将5V的电源稳压成为3.3V，再经1K的滑动变阻器R7分压后，产生2.73V的电压（U1），送至三运放放大电路的另一输入端。可以通过调节5K的滑动变阻器R8 的阻值，来调节放大倍数。经过该三运放，实现了电压的相减和调节。
3.2 仪器调试：万用表，DH1718-5型双路跟踪稳压稳流电源，
3.3 数据测量：测量AD590在不同温度下输出的电流电压值。
具体电路图如下所示：

焊接的电路板：

4实验数据及处理
实验数据记录如下：（其中：I=U/R, R=1kΩ。）
T(℃)
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
V(mV)
325
329
335
340
343
349
354
359
364
370
I(μm)
325
329
335
340
343
349
354
359
364
370

5实验结果
将温度传感器AD590置于26摄氏度的常温下，测量输出电压为1.31V，经计算，发现放大关系正确，改变温度至50摄氏度，测出输出电压为2.49V，放大正常。再改变温度至80摄氏度的时候，发现输出电压为3.8V，与放大关系不符，分析发现，原因是LM324工作在5V的电压下，由于本身的放大局限，放大器的输出一般要小于电源电压，所以，基本上3.8V已经达到了LM324的最高输出值。若要使输出电压增大，则需要为LM324提供更高的电压。
6实验注意事项
1 电路板的检查： 检查电路板的焊接是否正确，有无虚焊、错焊以及漏焊，各电阻的阻值是否正确，集成运放LM324的管教是否连接正确，以及AD590和1N4728的连接是否有误。在该次调试中，发现有一电阻接错，后仔细对照图纸检查，重新焊接正确。
2 各关键点电压的测量：分别测量各关键点的电压值，检查电路工作是否基本正确。实际测得，U0=2.81V，U1=2.63V,Uout=3.8V，温度改变，U0变化，但是输出不变。分析后发现，原来最后一个放大器U2D的反馈电阻接到了+端，所以导致输出电压值恒定不变，于是将电阻重新焊接。
3 调节调零电压：调零电压的调节是通过改变1K的滑动变阻器R7的阻值来实现的。
4 调节放大倍数：调节放大倍数是通过改变5K的滑动变阻器R8的阻值来实现的，分析得知，放大5倍较为合适。
7 参考文献
[1] 范立南.单片机原理及应用教程[M].2006.1.
[2] 刘瑞新.单片机原理及应用教程[M].2003.7.
[3] 马建国、孟宪元.电子设计自动化技术基础[M].清华大学出版.2006.1.
[4] 姜威.实用电子系统设计基础[M].2008.1.
[5] 张靖武.单片机系统的PROTEUS设计与仿真[M].2007.4.
[6] 赵海雁.《AD590温度传感器》.测试技术学报.1997.11.
[7] 刘燕,兰志强. 《AD590集成电路温度传感器的特性测量与应用》.中国仪器 仪表,2005.6.
[8] 张新安.《用AD590制作高精度数字温度计》.实用电子制作，2007.8.
[9] 汪明珠,毛德梅等.《基于AD590的温度测控电路及应用》.皖西学院报，2009.2.
[10]蒋敏兰,胡生清等.《 AD590温度传感器的非线性补偿及应用》.传感器技术， 2001.2.
8实验总结
经过这次的课程设计实验,我们得到了不少的收获,一方面加深了我们对课本理论的认识,另一方面也提高了实验操作能力。现在我们总结了以下的体会和经验。
这次的实验跟我们以前做的实验不同，因为我觉得这次我们是真真正正的自己亲自去完成。所以是我觉得这次实验最宝贵，最深刻的。就是实验的过程全是我们学生自己动手来完成的，这样，我们就必须要弄懂实验的原理。在这里我深深体会到哲学上理论对实践的指导作用：弄懂实验原理，而且体会到了实验的操作能力是靠自己亲自动手，亲自开动脑筋，亲自去请教别人才能得到提高的。 我们做实验绝对不能人云亦云，要有自己的看法，这样我们就要有充分的准备，若是做了也不知道是个什么实验，那么做了也是白做。实验总是与课本知识相关的， 在实验过程中，我们应该尽量减少操作的盲目性提高实验效率的保证，有的人一开始就赶着做，结果却越做越忙，主要
就是这个原因。在实验的过程中我们要培养自己的独立分析问题，和解决问题的能力。培养这种能力的前题是你对每次实验的态度。如果你在实验这方面很随便，抱着等老师教你怎么做，拿同学的报告去抄，尽管你的成绩会很高，但对将来工作是不利的。
通过本次课程设计，我更深入地了解了一个放大电路的设计过程，学习了AD590的工作方式和用LM324设计放大电路的方法，加深了对三运放高共模抑制比放大电路的理解，深刻体会了电路板焊接中的各种技巧。我对一些测试硬件、软件及其使用有了更深刻的认识。
还有在课程设计过程中，我们确切的感受到，课本上的理论知识要是真正地去实践操作，完全不是我们想象的那么简单。所以，在以后的学习过程中，我们要珍惜这样的实践机会，将理论与实践相结合，才能真正的将我们学到的知识融会贯通，才能在将来把它们应用都工作和生活当中去。
实验报告的要求
阐明本实验的目的和意义
简要介绍本实验涉及的基本原理（或设计思想、设计过程、设计结果）
叙述本实验操作的详细过程（对实验过程进行详细记录及数据处理）
对测试结果分析研究，讨论和预期结果的比较（记录实验结果及其分析与讨论）
写出实验中发现的各种问题及其解决方法并提出进一步实验的设想
写下本实验的总结、收获和体会，对教学工作提出意见和建议。

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