❶ 溫度採集電路設計設計並製作一個溫度測量與顯示系統，基本原理：
溫度感測器——LM45/35
放大器——OP07/NE5532/TL082
A/D轉換器——ADC0809
ROM—— AT28C16
解碼電路——CD451
顯示電路——共陽數碼管
要求：（ 1）被測溫度范圍 0∼99°C；
工作原理：
溫度感測器——LM45/35產生溫度的模擬信號電壓
放大器——OP07/NE5532/TL082：將代表溫度的模擬電壓放大到適合於ADC轉換的幅度。
A/D轉換器——ADC0809：將放大後的電壓進行轉換，變成適合顯示的數字信號，存入ROM中。
這個信號，可以直接顯示，也可以由單片機進行處理後再進行顯示。
解碼電路——CD451：將ROM保存的或單片機送出的待顯示的數據翻譯成適合於7段顯示數碼管的電平信號，去驅動數碼管實現對測量出來的溫度進行顯示。
❷ 模電課程設計 水溫測量儀
第二章 水溫測量儀的設計
2.1總體結構框圖設計
製作水溫測量儀，首先利用溫度感測器獲取被測量對象的溫度，將溫度轉換為電壓表示。然而上述表示的為絕對溫度與電壓的轉換關系，因此還需將絕對溫度與電壓的關系轉換為攝氏度與電壓的關系，這樣就完成電壓與攝氏度之間的直接轉換關系。之後將電壓放大，即可直接用電壓表讀出被測對象的溫度值。此外將放大後的電壓接至一電壓比較器，比較器輸出端接報警設備，如指示燈。在設置比較電壓（即比較溫度）後，由比較器輸出端的電壓決定指示燈的狀態，進而起到報警的作用。基本原理如圖 2.1.1所示：
圖 2.1.1基本原理圖
2.2溫度檢測電路設計
圖2.2.1 集成溫度感測器AD590
2.2．1 AD590簡介:
AD590是AD公司利用PN結正向電流與溫度的關系製成的電流輸出型兩端溫度感測器，如圖 2.2.1所示。這種器件在被測溫度一定時，相當於一個恆流源。該器件具有良好的線性和互換性，測量精度高，並具有消除電源波動的 特性。即使電源在5～15V之間變化，其電流只是在1μA以下作微小變化。其主要參數如表2.2.1所示：
工作電壓 4～30V 反向電壓 －20V
工作溫度 －55～＋150℃ 焊接溫度（10秒） 300℃
保存溫度 －65～＋175℃ 靈敏度 1μA／K
正向電壓 ＋44V
表 2.2.1 AD590參數表
2.2.2 AD590的應用
AD590輸出阻抗達10MΩ，轉換當量為1μA/K。溫度—電壓轉換電路如圖 2.2.2所示：
圖 2.2.2 溫度—電壓轉換電路
溫度—電壓轉換分析：如圖 2.2.2所示，當將AD590置於水中時，根據水溫多少將提供恆流，方向如圖所示。由於在Uo輸出端接一電壓跟隨器從而增大輸入阻抗，電流幾乎全部流經電阻R。
由AD590轉換當量可知：
U01= UR=1μA/K×R=R×10-6/K (2 .2. 1)
在實際應用中可取R=10KΩ，則:
U01=10mV/K (2.2.2)
這樣可以實現溫度—電壓的轉換，取的所需電壓。
2．3 K—℃變換
2.3．1 K—℃變換減法電路
實現溫度—電壓轉換後，不能直接測量，仍需將絕對溫度轉換為攝氏度，即實現K—℃變換。絕對溫度（T）與攝氏度（t）之間的關系為：
T=t+273k （2.3.1）
由式 （2.2.2）與式 2.3.1可知要實現K—℃變換，必有：
Uo2=10mV/℃―2.73V (2.3.2)
該變換可用一個求和式加法器實現，如圖1.3.1所示：
圖 2.3.1 求和式加法器
求和式加法器分析：在理想運放的情況下，利用虛短與虛斷。有如下關系：
-UR/R2+U01/R1=U02/Rf1 (2.3.2)
設R2=R1=Rf1（2.3.3）
解式（2.3.2與式（2.3.3 ）得：
(1.3.5)
U02= （U01-UR） (2.3.4)
2.3.2 電壓的放大
放大器
設計一個反相比例放大器，使其輸出u03滿足100mV/℃。用數字電壓表可實現溫度顯示。
圖2.3.2
放大器的關系式：
U03/R4=U02/R3 ；
由R4/R3=10得
U03=10U02
2.4 比較器
2.4.1 電壓比較器原理：
由電壓比較器組成，如圖3所示。UREF為報警時溫度設定電壓，Rf2用於改善比較器的遲滯特性，決定了系統的精度。
由上式可知溫度與電壓之間的關系：
U=0.1V/ ℃
將放大後的電壓接直流電壓表，即可直接讀的溫度值,如:將AD590放入20℃的水中，可讀得電壓表的值為2V。
圖2.4.1(a)所示為一最簡單的電壓比較器，UR為參考電壓，加在運放的同相的輸入端，輸入電壓ui加在反相的輸入端。
(a) （b）
圖 2.4.1 電壓比較器原理原理圖
圖2.4.1 (b)所示為其傳輸特性。當Ui＜UR時，運放輸出高電平，穩壓管Dz反向穩壓工作。輸出端電位被其箝位在穩壓管的穩定電壓UZ，即Uo＝UZ。當ui＞UR時，運放輸出低電平，DZ正向導通，輸出電壓等於穩壓管的正向壓降UD，即 Uo＝－UD。因此，以UR為界，當輸入電壓ui變化時，輸出端反映出兩種狀態，高電位和低電位。
2.4.2 運算放大器比較器
以上介紹的是最簡單的電壓比較器原理。比較器是由運算放大器發展而來的，比較器電路可以看作是運算放大器的一種應用電路。圖2.4.2 由運算放大器組成的差分放大器電路，輸入電壓Va經分壓器R2、R3分壓後接在同相端，Vb通過輸入電阻R1接在反相端，RF為反饋電阻，若不考慮輸入失調電壓，則其輸出電壓Vout與Va、Vb及4個電阻的關系式為：
Vout=(1+RFR1 )( R3R2+R3 )Va- RFR1 Vb (2.4.1)
若R1=R2，R3=RF，則:
Vout= RFR1 (Va-Vb)， (2.4.2)
RF/R1為放大器的增益。當R1=R2=0(相當於R1、R2短 路)，R3=RF=∞(相當於R3、RF開路)時，Vout=∞。增益成為無窮大，其電路圖就形成圖 2.4.3 的樣子，差分放大器處於開環狀態，它就是比較器電路。實際上，運放處於開環狀態時，其增益並非無窮大，而Vout輸出是飽和電壓，它小於正負電源電壓，也不可能是無窮大。
因此為了實現報警功能，可在輸出電壓端接一個電壓比較器，利用電壓的大小關系起到報警作用。
2.4.3圖
2.4.3 比較器實例
在本實例中採用圖2.4.4比較器。其中電阻參數取：R3=R4=10KΩ，Rf2=1000KΩ，在圖 2.4.4所示VCC3為報警時的溫度設定電壓。R3，R4用於穩定輸入電壓，決定了系統的精度。而 Rf2用於報警設備的輸入電阻，用於控制輸入電流的大小。
圖2.4.4 水溫測試儀電壓比較器電路
2.5報警設備
LED發光二極體：
報警設備可用一個發光二極體來充當，發光二極體LED，它是英文light emitting diode（發光二極體）的縮寫。發光二極體發熱量小，耗電少。
發光二極體有很多優勢：
1. 電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據產品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用於公共場所。
2. 效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80%
3. 適用性：很小，每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，並且適合於易變的環境
4. 穩定性：10萬小時，光衰為初始的50%
5. 響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級
6. 對環境污染：無有害金屬汞
報警分析：
當加與U2端的電壓大於設定溫度Uref時，U3有了正向輸出，二極體LED導通，發光，報警完成。
水溫測量儀運作過程總析
將上述器件加以組合得到圖2.6.1所示：
水溫測量過程及報警分析：將AD590放入水中，將會產生相應大小的電流，電流經過Ro，在Ro兩端產生電壓，進而由一個運放組成的電壓跟隨器輸出。然而經過絕對溫度與電壓的轉換後還需要變換為攝氏度與電壓的關系。於是在電壓跟隨器後接一個求和加法器以達目的，即加上一個-2.73V的電壓。可以利用穩壓管和運放電路來提供所需要的-2.73V電壓。
之後可將電壓跟隨器的輸出電壓與上式所求得的電壓接至求和加法器的兩端。在加法器（放大器）作用之後，我們獲得電壓與溫度的直接關系。在U03端接一電壓表，即可讀的溫度值。比如水的溫度為12℃，則電壓表的示數為1.2V。
完成了電壓的讀取，還需進行電壓比較以達到報警的目的。在1.5節中已經討論了比較器的原理。設計所要求的報警溫度為50℃，即比較電壓為5V。所以應該在比較器比較端VCC3接5V的恆壓源。
當輸出電壓U03<5V時，U04<0。此時二極體截止。當輸出電壓>5V時，U04>0。此時二極體導通, LED發光。報警過程完成。在實際應用中，我們取VCC1=12V。
第三章 水溫測量儀的模擬與製作
3.1 模擬軟體簡介
EWB是一種電子電路計算機模擬軟體，它被稱為電子設計工作平台或虛擬電子實驗室，英文全稱為Electronics Workbench。EWB是加拿大Interactive Image Technologies公司於1988年開發的，自發布以來，已經有35個國家、10種語言的人在使用。EWB以SPICE3F5為軟體核心，增強了其在數字及模擬混合信號方面的模擬功能。SPICE3F5是SPICE的最新版本，SPICE自1972年使用以來，已經成為模擬集成電路設計的標准軟體。EWB建立在SPICE基礎上，它具有以下突出的特點：
（1）採用直觀的圖形界面創建電路：在計算機屏幕上模模擬實實驗室的工作台，繪制電路圖需要的元器件、電路模擬需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取；
（2）軟體儀器的控制面板外形和操作方式都與實物相似，可以實時顯示測量結果。
（3）EWB軟體帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法。
（4）作為設計工具，它可以同其它流行的電路分析、設計和制板軟體交換數據。
（5）EWB還是一個優秀的電子技術訓練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實驗室中更靈活的方式進行電路實驗，模擬電路的實際運行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。
3.2 模擬電路的建立
我們用EWB建立電路模型，由於沒有AD590，我們可以利用一個恆流源代替AD590提供電流，比擬溫度的采樣。被減電壓2.73V我用了一個2.73V的電池來代替。電路模型如圖3.1.1，圖3.1.2所示：
3.3模擬效果分析
設置好電路以後，我們開始模擬。由於我們用了一個恆流源代替了AD590，即用電流源比作電壓的獲得。
1，取電流源電流值為200uA，即絕對溫度200K，轉換為攝氏度為-73℃。電壓表讀值為-7.3。可見與理論值相同，此時溫度比50度小。比較器輸出為負值。二極體不導通。圖中二極體未發光（雙箭頭所示）。
2，取電流源電流值為333uA，即絕對溫度333K，轉換為攝氏度為60℃.電壓表為6V。與理論相同，由於溫度比50度大，電壓U2>VCC3.比較器輸出正值，由於理想運放的緣故。圖中電壓表讀出值為19.8V是一個不確定正值。二極體在U3的作用下導通，發光（雙箭頭）.
由此可見理論值與實際值符合得很好。溫度能夠測得。
❸ 急求 恆溫槽的性能測試 實驗報告
一、實驗目的和要求
1、了解恆溫槽的構造及恆溫原理，初步掌握裝配和調試技術。
2、學會分析恆溫槽的性能。
3、掌握接觸溫度計的調節和使用。
二、實驗內容和原理
本實驗研究的是常用的控溫裝置—恆溫水浴。它通過溫度控制器控制加熱器的工作狀態從而實現恆溫的目的。當恆溫水浴熱量散失導致其溫度下降到設定值時，控制器使控制加熱器工作，系統溫度升高，當系統再次達到設定溫度時，則自動停止加熱。如此循環，可以使系統溫度在一定范圍內保持恆定。一般恆溫槽都用水作為恆溫介質，使用溫度為20～50℃左右。若需要更高恆溫溫度（不超過90℃）時，可在水面上加少許白油以防止水的蒸發，90℃以上則可用甘油、白油或其他高沸點物質作為恆溫介質。
恆溫槽一般由浴槽、溫度調節器、溫度控制器、加熱器、攪拌器和溫度指示器等部件組成。
裝配和使用恆溫槽的時候，應注意各元件在恆溫槽中的布局是否合理，注意各元件的靈敏度，注意感溫、溫度傳遞、控制器、加熱器等的滯後現象。通常，靈敏度越高，恆溫槽內溫度波動越小，各區域溫度越均勻。靈敏度是恆溫槽恆溫好壞的一個主要標志。為了提高恆溫槽的靈敏度，在設計恆溫槽時要注意以下幾點：恆溫槽介質的熱容量要大些，傳熱效果要好些，盡可能加快電熱器與接觸溫度計間傳熱的速率，感溫元件的熱容盡可能小，感溫元件與電加熱器間距離要近一些，攪拌器效率要高，作調節溫度用的加熱器功率要恰當。
三、主要儀器和設備
儀器：玻璃缸1個；溫度調節器（導電表）1支；精密電子溫差測量儀1台；溫度計1支；攪拌器1套；溫度控制器（繼電器）1台；加熱器1隻。
四、操作方法和實驗步驟
（1）將蒸餾水灌入浴槽至容積的4/5處，然後將恆溫槽所需元件按合理的排布組裝成一套恆溫槽，並接好所有的線路。
（2）打開攪拌器和加熱器，使恆溫槽內的水溫度升高，等溫度計顯示溫度為25℃左右時通過調節調節帽調節溫度調節器的溫度使之溫度在23-25℃之間，固定好調節帽。當指示燈的顯示呈紅綠交替時即可開始下一步驟。
（3）用精密溫差測量儀測量已達設定溫度的恆溫槽的溫度波動值，測定點選擇恆溫槽的上、中、下、左、中、右六點。
（4）分別測定加熱器在100V和200V電壓下恆溫槽的溫度波動曲線，每隔30s讀數一次，連續記錄15min。
五、實驗數據記錄和處理
測溫元件位置（50v電壓測定所有數據） 上 下 左 中 右
溫度/℃ 最高 0.110 0.015 0.010 0.027 0.011
最低 0.067 -0.025 -0.012 -0.024 -0.022
波動值/℃ 溫差 0.043 0.040 0.022 0.051 0.033
平均值 0.038
100V加熱功率數據：
-0.003 -0.019 0.012 0.007 -0.009 -0.025 0.011 -0.001 -0.018 0.009
0.007 -0.009 -0.024 0.014 0.001 -0.012 0.008 0.004 -0.006 -0.018
0.014 0.002 -0.015 0.002 0.013 -0.003 -0.019 0.015 0.004 -0.009
200V加熱功率數據：
0.000 0.087 0.080 0.062 0.047 0.031 0.015 -0.001 0.095 0.084
0.067 0.043 0.030 0.012 0.001 0.084 0.079 0.061 0.045 0.034
0.018 0.001 0.088 0.086 0.070 0.056 0.038 0.020 0.003 0.094
表一：100V加熱功率曲線
表二：200V加熱功率曲線
六、實驗結果與討論
1、從溫度波動曲線對比可以看出，當溫度穩定後，使用小功率加熱明顯能夠減小溫度的波動程度，因為溫度波動的數量級是小的，所需要的外部穩定熱量也是小的，因此只要小功率加熱即可滿足，使用大功率加熱反而更容易引起溫度的波動。
2、使用溫度調節器設定的溫度往往比1/10℃溫度計顯示的溫度低0.5～1℃。這與儀器的靈敏度以及信號在各個儀器間傳輸時的損耗有關，真實的溫度要以1/10℃溫度計顯示的溫度為准，溫度調節器只是起到一個相對調節的作用，而不需要關心它的讀數。
3、恆溫時不能以接觸溫度計的刻度為依據，也不能以控溫器的溫度顯示器為依據，必須以恆溫槽中1/10℃溫度計為准。
4、本實驗中水的溫度降低的速度比較慢，所以要謹慎操作，在水溫達到25℃之前調節好控制器，如果不慎溫度超過25℃的話可加入少量的冷水。
5、課後思考題
（1）如何提高恆溫槽的靈敏度？
答：a 恆溫介質流動性好，傳熱性能好，控制靈敏度高
b 加熱器功率要適宜
c 攪拌器速度要足夠大
d 繼電器電磁吸引電鍵，後者發生機械作用的時間愈短，斷電時線圈中的鐵芯剩磁愈小，控制靈敏度就高。
e 電接點溫度計熱容小，對溫度的變化敏感，則靈敏度高
f 環境溫度與設定溫度差值越小，控溫效果越好
（2）從能量守恆的角度來討論應如何選擇加熱器的功率大小？
答：應選擇小功率加熱。
（3）你認為可以用哪些測溫元件來測量恆溫槽溫度波動？
答:1/10℃玻璃溫度計，貝克曼溫度計。