基于LM35的温度测控电路设计
8页1、实验三 温度控制电路的设计一、 实验目的(1) 了解传感器的基本知识,掌握传感器的基本用法。(2) 了解有关控制的基本知识。(3) 掌握根据温度传感器来设计控制电路的基本思路。二、 设计指标与要求 (1)电源:+12V或12V单双电源供电均可。 (2)要求温度设定范围为-20+130,温度非线性误差不得超过5。 (3)控制部分:监控温度高于设定的上限温度或低于设定的下限温度时,分别点亮不同颜色的二极管。三、 实验原理与电路本实验要求根据监控温度来做出相应的报警响应,该温度传感控制系统如图1所示。温度传感器信号处理报警控制环境温度 图1 温度传感器控制框图(一)温度传感器将温度信号转换为电信号,经过信号处理电路对其进行处理,最后通过报警控制电路来控制发光二极管的指示。 (一)温度传感器 1、有关温度传感元件介绍集成芯片LM35。 LM35是美国国家半导体公司生产的集成电路温度传感器系 列产品之一,它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围,该器件输出电压与摄 氏温度呈线性关系。因而,从使用角度来说,LM35与用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处,LM无须外部校准和微调,可以提供常用
2、的室温精度。特点与基本参数:直接以摄氏温度校准:线性比例因数:+10.0mV/;0.5 的精确性保证(+25);额定全工作范围:-55+150;电压供电范围:直流430V;漏电电流:小于60A;低自发热量,在静止空气中:0.08;非线性特性:1/4;封装形式及管脚说明、典型应用:LM35采用TO-220塑料封装形式,其引脚排列如图2所示。典型应用如图3所示,在图4中,若 R=-VS/50AVOUT =+1500mV (+150) =+250mV (+250) =-550mV (-55) 图2 LM35引脚排列图 图3 基本摄氏温度 图4全工作范围摄氏 传感器(例一) 温度传感器(例二)典型性能特性如图5所示: 图5 最小电压输入与温度关系 (2)温度传感元件的选择根据设计指标与要求中对电源的要求,热敏电阻、LM35和AD590都可以选用,但根据对传感器工作条件和精度要求综合考虑,选择LM35作为温度传感元件。 (二)信号处理由LM35的技术资料可知,LM35把温度信号转变成了电压信号,输出范围在-501500mV内并且输出电压和温度呈良好的线性关系。要点亮发光二极管,仅仅靠LM35提供
3、的输出电压显然是远远不够的,需要对其输出信号进行放大。所以选择电压放大器作为信号处理部分。下面给出用运放实现的基本电压放大器的实例: R2 R2 Vi R1 R1 VO VO R3 Vi R3 图7 反相比例放大器 图8 同相比例放大器 如图8所示,若R3=R1|R2 , 则 。 如图9所示,若R3=R1|R2 ,则有, 再次要求放大器的输入电阻要尽量大。 (三) 报警控制 虽然对传感器的输入信号进行放大,但如果直接点亮二极管就无法起到对设定的上限温度或设定的下限温度进行判断的作用,从而分别点亮不同颜色的二极管。在此可以选择电压比较器来对输出电压和某特定电压进行比较,这个比较电压可以根据LM35的输出电压和温度的线性特性,以及放大后的信号和LM35的输出信号的关系得出。下面给出简单的电压比较器的实例:如图9所示,图中+VCC为系统供电电压,Rw为电位器D1,D2和D3均为稳压管,LED为发光二极管。从图可知,该比较器的比较电压即为Vp,即滑动端P到地之间的电压,可见,该比较电压为正。此电压由系统供电电压提供,为系统供电电压稳定,一般R1较大;为使比较电压Vp更加稳定,给Rw并联一个稳压
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