测控电路设计与应用(6)
测控电路课程设计温度测控电路
燕山大学测控电路课程设计说明书题目温度测控电路学院（系）：电气工程学院年级专业： XX医疗仪器X班学号： XXXXXXXXXXXX学生姓名： XXX指导教师： XX教师职称： XX燕山大学课程设计（论文）任务书说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
20xx年7月 2日燕山大学课程设计评审意见表目录第1章引言 (2)1.1温度测量系统的简介 (2)第2章温度测量仪的电路设计 (3)2.1 温度测量仪总体框图 (3)2.2 AD590集成温度传感器 (4)2.3 K—℃变换器 (6)2.4 放大器 (7)2.5 比较器 (8)2.6 报警电路设计 (9)2.7 电路原理图 (10)第3章仿真与制作 (11)3.1 电路的仿真 (11)3.2 仿真结果和其分析 (12)第4章课程设计总结 (13)附录元件清单 (14)参考文献 (15)第1章引言1.1温度测量系统的简介生活中有很多需要温度测量的地方比如热水器、电冰箱等温度测量系统就是必不可少的。
它包括了温度传感器、放大器、比较器、电阻、模拟电路实验箱、发光二极管、蜂鸣器等等。
其中温度传感器是一个热敏电阻，它通过感知温度的变化来改变电路中电流的大小，并影响电路中二极管和蜂鸣器中所通过的电流，使其产生变化。
而后通过multisim 软件仿真的实现来使二极管发光以和使蜂鸣器报警，从而来实现温度预警。
温度的测量是生产生活中时常需要的工作，进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性和安全性、开发虚拟传感器和网络传感器测温系统等高科技的方向迅速发展。
Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics 简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
测控电路课后习题答案
实例三：液位测控电路
0 电路组成：由传感器、放大器、比较器和执行机构等组成
1 0
实例应用：可用于化工、石油、食品等行业的液位测控
3
பைடு நூலகம்工作原理：传感器将液位信号转换为电信号，放大
0
器将信号放大后送至比较器与设定值进行比较，根
2
据比较结果控制执行机构动作，实现液位的自动控
制
0 电路特点：结构简单、可靠性强、易于实现自动化控制
习题二答案
• 题目：简述测控电路的基本组成。 答案：测控电路的基本组成包括传感器、信号调理电路、转换电路和执行机构。传感器负责采集 被测量的信息，信号调理电路对传感器输出的信号进行放大、滤波等处理，转换电路将模拟信号转换为数字信号，执行机构则根据 控制信号对被控对象进行控制。
• 答案：测控电路的基本组成包括传感器、信号调理电路、转换电路和执行机构。传感器负责采集被测量的信息，信号调理电路对传感器输出的信号进 行放大、滤波等处理，转换电路将模拟信号转换为数字信号，执行机构则根据控制信号对被控对象进行控制。
采集电路：放大器、滤波器、模 数转换器等
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采集方法：直接采集和间接采集
采集注意事项：保证信号的准确 性和可靠性
信号的放大与滤波
信号放大：通过电子元件将微弱信号进行放大，以便于测量和控制 滤波：利用滤波器对信号进行筛选，去除噪声干扰，提取有用信号
信号的转换与输出
信号的转换：将输入的模拟信号转换为数字信号，便于计算机处理
分
添加标题
工作原理：压力传感 器将压力信号转换为 电信号，经过信号调 理电路处理后，再通 过A/D转换器转换为 数字信号，最后由微 控制器进行数据处理
测控电路课程设计
课程设计结题报告课程名称测控电路课程设计题目 1、红外报警系统的设计与实现2、光照度测量指导教师系别仪器科学与光电工程学院专业测控技术与仪器学生姓名班级/学号成绩____________________________目录目录 (1)设计任务与要求 (3)1.设计内容： (3)本小组选择的题目 (3)红外报警系统的设计与实现 (3)一、课设背景： (3)二、系统设计方案 (4)1、结构框图： (4)2、系统原理与原理图： (4)3、系统的功能 (4)三、传感器选择： (5)热释电红外传感器RE200B (5)选择的原因： (5)工作原理： (5)参数 (6)四、单元电路设计 (6)红外线采集接收电路 (6)红外线采集接收电路电路图 (6)信号的放大处理电路 (6)信号的放大处理电路电路图 (7)信号的比较电路 (7)信号的比较电路电路图 (7)信号的取反电路 (8)信号的取反电路电路图 (8)蜂鸣器报警电路 (8)五、元器件选择 (8)LM741 (8)LM339 (9)HD74LS00P与非门芯片 (10)六、电路接线图 (11)七、调试过程： (12)八、结果（数据、图表等） (12)光照度测量 (14)一、课设背景 (14)二、系统设计方案 (14)1、结构框图 (14)2、系统的功能 (14)3、系统原理与原理图 (14)三、单元电路设计 (15)1. Led发光和光电转换电路 (15)2. I/V转换放大输出电路以及数字表头显示电路 (15)3. 比较电路及其发光报警电路 (16)四、电路接线图 (16)五、调试过程： (16)六、结果（数据、图表等） (17)七、总结 (17)设计任务与要求1.设计内容：室内环境参数测量及安防报警电路设计温度、湿度、照度测量与显示、报警电路设计；破门入室、破窗入室、室内防盗、火灾,燃气泄露等报警电路设计。
2.基本要求：用电路实现，不用软件；用数字表头实现测量值的显示；能够设置环境参数测量值报警上下限，并实现声、光报警；从1和2中各选一项完成；3.提高部分：完成1和2中功能或其它自选功能。
《测控电路》PPT课件
7
-E2
S1
S2
S3
S4
S5
输出/输入
S6
S7
S8
图 6-7 CD4051 原理图
CD4051多路模拟开关
元件性能的影响和要求
存储电容
选用介质吸附效应小和泄漏电阻大的电容器，如聚苯乙烯，钽电容和聚碳酸脂 电容器等。
原因：
当电路从采样转到保持，介质的吸附效应会使电容器上的电压下降，被保 持的电压低于采样转保持瞬间的输入电压，峰值检波器复位时，电容放电， 介质吸附效应会使放电后的电容电压回升，引起小信号峰值的检波误差。
➢ 为了使所采集的信号能够正确反映输入模拟信号，除保证采 样/保持器精度要求外，还必须符合采样定理。
➢ 采样过程：当模拟信号ui=f(t)通过一个受采样脉冲信号 fs(t)控制的开关电路时，开关输出端的信号是时间离散信 号。不难看出，采样脉冲的重复周期Ts愈小，采样时间间隔 愈短，获得的离散信号亦愈多。
（3）高速S/H电路
用开环式采样/保持电路方案，选用高速元件，并通过扩增驱动电流来减小存储 电容的充电时间。
Uc
VD1
VD2 V2
V1
∞
-
ui
+
+ N1
R1
R2
V
∞
-
uo
+
+ N2
C
（3）高速S/H电路
在采样期间，Uc为正，V与V2导通，V1截止。
V1的导通将使V和C置于N1的闭环回路中，C上的电压将等于 输入电压而不受V的导通电阻的影响，另外，由于N1反相端 的偏置电流和V1的漏电流都很小，
由此可见，这个电路的速度提高是靠牺牲精度换来的。
《测控电路》课程的教学模块设计与应用
比较 器 电路 原理 与 特 性 。 比 较 器 电路和基本 放大 电路的区 别。 Ｄ ／ Ａ转 换 器 的 技 术 特 性 和 工 作 原理 ； 透 谈逼 近 式 Ａ ／ Ｄ转 换器 原 理； 积分 型Ａ ／ Ｄ 转 换 嚣 原 理 及 茁 片介绍。积分型Ａ ／ Ｄ转 换 器 原 理 滤 波 器 电路 原理 与 特 性 ． 滤 波 器 电 路 的 设 计 原则 与 方 法 。
科技论 坛
・ １ ０ ９ ・
《 测控 电路》 课程 的教学模块设计与应用
张玉萍 ’ 郭云翔
（ １ 、 哈 尔滨理工大学 测控技 术与通信 工程 学院， 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ２ 、 黑龙江工程学院， 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ） 摘 要 ：传统的备课方 式是 以教材每一章 中的每一节为单位来组织教 学。这种按节备课 的方式可 以较好地保 留教材原有 的体 系结 构， 便 于学生以教材为主进 行预 习和复习。但缺乏 灵活性和适应性 ， 难以根 据课 本外的大量信息和不 同专业层次的需求 ， 补 充、 调整和组 织教 学内容。针对这种情况 ， 提 出了《 测控 电路》 课 程的模块 式教 学模式。将教 学内容设计成若干个教学模块 ， 应用于《 测控 电路 》 教学 中。 教学效果的考核表 明， 学生对于该课程理论基础及 实践能力的掌握 均优 于传统 的教 学方法。 关键 词 ： 《 测控 电路》 课程； 模块式教学 ； 教 学模块 表 １主要教 学模块
１概 述
随着我国经济建设的高速发展， 新技术的开发与应用对于培养高素 质、 高技能 ＾ 、 才的高等院校提出了更高的要求。 作为培养未来高新技术专 业 人才的理工科高等院校， 必须跟 Ｅ 时代的步伐 ， 跟上社会发展的需求 ， 充分利用教育资源 ， 采取多种措施 ， 灵活运用多种先进的教学方法 ， 有效 地调动学生的学习移 叛性， 促边 学 生积极思考 ， 激发学生的学习潜能。为 此， 本文提出了在（ （ 钡 ０ 控电路 的教学中采用模块组合式的教学方法 ， 设计教学 拼 应用于教学实践中， 以实现本课程培养高素质、 高技能人 才的教学目标。《 测控电路 解 是测控技术及仪器专业的一门专业基础 课。本课程的教学目的是使学生熟悉怎样运用电子技术来解决测量与控 制中的任务。 随着高新技术的广泛应用， 测控技术及仪器专业的知识结构 与能力要求不断发生变化， 传统的教学模 滩 以适应这种变化。因此 ， 在 （ （ 钡 ０ 控电路》 教学中如何通过建立多样化 的课程体系 ， 满足人才市场对于 人 才需求的变化 ， 是—个 得研究的 题。 文献【 １ ０ 控电路 的理
测控电路复习重点
A/D转换器
选用适当的模数转换器，将模拟信号 转换为数字信号，便于微控制器或计
算机处理。
信号调理电路
设计信号调理电路，将压力传感器输 出的模拟信号转换为适合后续处理的 数字信号。
控制策略
根据实际需求，设计相应的控制策略， 如PID控制算法，实现对压力的精确 控制。
位移测控电路设计
滤波器类型
滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等，根据信号处理需求选择合适的滤波器类型。
滤波器特性
滤波器的特性包括通带、阻带、过渡带等，这些特性决定了滤波器对信号的通过和抑制能力。
信号转换器及其特性
信号转换器类型
信号转换器包括模数转换器和数模转换器，用于实现模拟信号和数字信号之间的相互转换。
应用领域
广泛应用于压力、位移、液位等物理量的测 量与控制。
压电式传感器
要点一
工作原理
压电式传感器利用压电效应，通过测量压电元件的电压或 电荷变化来感知物理量变化，其工作原理基于压电材料的 压电效应和逆压电效应。
要点二
应用领域
广泛应用于冲击、振动、压力等物理量的测量与控制。
04 测控电路中的执行器
测控电路的应用领域
工业自动化
用于生产线的控制、监测和数据采集。
医疗电子
用于医疗设备的信号处理和控制，如监护仪、 心电图机等。
航空航天
用于飞行器的导航、控制和监测。
环境监测
用于气象、水文、地质等方面的监测和数据 采集。
测控电路的基本组成
信号调理电路
用于对传感器输出的电信号进 行放大、滤波、线性化等处理。
执行器
用于将控制信号转换为实际的 控制动作。
测控电路
用悬臂梁式传感器设计电子天平1.设计思路1）设计要求设计一个电子天平，量程为0 ～ 1.999Kg，传感器采用悬臂梁式的称重传感器（悬臂梁上贴有应变片）。
显示电路采用共阳极数码管。
3位半A/D转换电路感器测量范围是0 ～ 2kg，灵敏度为1mV/V。
电源电压±12V或±15V。
（在电路设计过程中应考虑电路抗干扰环节、稳定性。
选择低失调电压，低漂移，高稳定性，经济性的芯片。
电路中还应有调零和调增益的环节；才能保证电子电平没有称重时显示零读数；测压力时读数正确反映被测压力。
）2）思路：质量是测量领域中的一个重要参数，作为重量测量仪器，由压力传感器制作的电子秤已广泛地应用到各行各业,本次设计采用悬臂梁式称重传感器设计电子天平。
所称物体产生的压力有应变片传递给测量电路，在经过滤波放大电路输出给A/D转换器，最后由LED显示出所称物的重量。
硬件则以半桥传感器为主,称重传感器输出的电量是模拟量，数值比较小达不到A/D转换接收的电压范围。
所以送A/D转换之前要对其进行前端放大、整形滤波等处理。
然后，A/D 转换的结果显示出来。
2.单元电路设计方案2.1半桥电子秤的任务分析与实现合理的将电阻丝应变片粘贴到悬臂梁上，并接入电桥测量电路，相对的桥臂受力相同，相邻的桥臂受力相反，其中一对受拉力作用，另一对受压力作用。
由于电阻丝在称重物作用下发生变形时，引起电阻值变化，从而引起输出电压发生变化，即电桥的输出电压反映称重物的质量。
由于输出电压很小，一般都在毫伏级，所以传感器测出的信号要经过放大电路放大处理成为符合A/D输入范围的电信号后进入A/D转换器，最后由LED显示器显示。
大概的原理框图主要由以下五个部分组成：传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及显示器等组成。
测量部分:用半桥传感器和振动台实现从非电量（质量）到电量（电压）的转换即。
放大滤波电路：主要指由双运放组成的运算放大电路。
由于半桥传感器的输出电压比较小，只有几个毫伏，而A/D转换器要求的电压在零到几伏之间,故运用运算放大电路将电压信号放大到所要求的的范围。
测控仪器设计 第4版 第六章 测量仪器电路设计
(1) 信号通道干扰的抑制措施：
1、开关量信号通道中干扰的抑制措施 滤除开关通道干扰的方法很多，但最为常用的是采 用隔离措施，采用的器件主要是光电耦合器件
2、模拟量信号通道中干扰的抑制措施 用于模拟量通道抗干扰的器件很多，主要有耦合变 压器、扼流圈和光电耦合器等。
转 换 时 间
准 电 源 稳 定
数
度
哈工大仪器学院光电测控与智能化研究所
18
二、中央处理系统设计
1、中央处理系统的作用与组成 中央处理电路的作用是对测量电路系统送来的信号进行运算和处理，然后按照仪器的 功能要求，向控制电路系统发出控制命令，并通过控制电路和执行器对被控参数实行 控制。它同时连结着测量电路和控制电路，即连接着信息流的输入通道和输出通道， 因此它是整个电路系统的中心，同时也是整个测控仪器的神经中枢。 2、传统的中央处理电路组成：
• （1）运算电路 • （2）特征值检测电路 • （3）补偿电路
19
三、控制电路设计
1、控制电路的作用
信号转换
放大驱动
作用
信号隔离
20
2、信号转换电路
信号转换电路
数/模转换电路
D/A
脉冲宽度调制电路
PWM
脉宽调制技术是基于“冲量相等而形状不同的窄脉冲加在 具有惯性的环节上时，其效果基本相同”的原理工作的。
工作的关键。
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噪声源
• 表征系统干扰主要指标:信噪比 S/N=10lg（PS/PN）=20lg(US/UN)
干扰源 (1) 来自信号通道的干扰
（主要是由传感器、开关量输入输出、模拟量输入输出、电路本身的固有噪声产生。）
(2) 来自电源的干扰 (3) 来自空间的辐射干扰
测控电路课程设计报告北信科
课程设计结题报告课程名称测控电路题目防盗报警设计&温度报警设计指导教师刘国忠、吴思进系别仪器科学与光电工程学院专业测控技术与仪器学生姓名班级/学号成绩目录一、设计任务与要求 (3)（一）设计任务 (3)（二）基本要求 (3)（三）我们组的任务 (3)二、温度报警电路设计 (3)（一）系统设计方案 (3)1、报警电路 (3)2、显示电路 (3)（二）传感器的选择 (3)（三）单元电路的设计 (3)（四）相关参数计算 (5)（五）电路接线图 (7)（六）实验调试过程 (8)（七）实验结果 (8)（八）遇到的问题及解决方法 (11)三、防盗报警电路设计 (12)（一）系统设计方案 (12)（二）传感器的选择 (12)（三）单元电路设计 (13)（四）相关参数计算 (13)（五）电路接线图 (15)（六）实验调试过程 (16)（七）实验结果 (16)（八）遇到问题及解决方法 (17)四、个人总结 (17)五、附录 (19)一、设计任务与要求（一）设计任务：从1、2中各选一项进行室内环境参数测量及安防报警电路设计。
1、温度、湿度、照度测量与显示、报警电路设计；2、破门入室、破窗入室、室内防盗、火灾,燃气泄露等报警电路设计。
（二）基本要求：1、用电路实现，不用软件；2、用数字表头实现测量值的显示；3、能够设置环境参数测量值报警上下限，并实现声、光报警；（三）我们组的任务：1、温度报警电路设计；2、防盗报警电路设计。
二、温度报警电路设计（一）系统设计方案1、报警电路采用热敏电阻作为温度传感器，实现温度呈线性的电压在门限电压周围调动；通过电位器调节门限电压，实现低于门限电压时绿色发光二极管导通，高温时红色二级管导通。
2、显示电路将与热敏电阻采集到的温度成线性关系的电压，经过放大电路处理，在四位数字表头上显示温度。
（二）传感器的选择在本实验中我们采用热敏电阻NTC103作为传感器。
NTC热敏电阻由金属氧化物陶瓷组成，是低成本、灵敏度最高的温度传感器。
测控电路课程设计开关型振幅调制与解调电路的设计与调试
测控电路课程设计说明书设计题目：开关型振幅调制与解调电路的设计与调试目录一：实验任务、要求及内容 (3)二：实验过程及原理 (3)三：分析误差原因 (11)四：分析电路中产生的故障 (13)五：实验总结 (13)一：实验任务、要求及内容1任务：利用场效应管的开关特性，实现低频信号的幅值调制与解调，以抑制噪声干扰，提高信噪比。
2要求：参考指定的资料，设计出相应的各部分电路，组装与调试该电路，试验其抗干扰性能。
3内容：（1）.分析各部分电路工作原理，选择相应的参数。
（2）.画出完整的电路图。
（3）.分析电路实验中产生的故障。
（4）.分析误差原因。
4电路参数：调制信号：正弦波频率<500HZ 幅值<0.1v 。
载波：方波频率：5——10KHZ 幅值：5——7v 占空比：50%。
调制后信号幅值>5v。
5时间安排建议：全部时间一周。
其中：设计1-2天，调试2-3天，总结1天安排1天。
二：实验过程及原理（一）元器件的可靠性检验：1.运放的可靠性检验：先用运放搭成跟随器，输入正弦信号，用示波器检验器是否跟随；之后用运放搭成反向放大器，输入正弦信号看输出幅值与相位；2.稳压管的匹配：将稳压二极管串联电阻构成稳压电路，接入电源，测其性能参数，选择稳压值相近的两个稳压管。
3导线的可靠性检验：把将要用到的导线全部用万用表检测其通断；（二）原理方框图：（三）方波发生电路：原理图如下：方波发生电路中，积分电路的电压电流关系:001u [()]to c Q i t dt Q C C ==+⎰ 其中0Q 是t=0时电容器已存储的电荷，由ic=-Ii=-ui/R,得到：001()to i o u u t dt U RC=-+⎰ 常量0oU 根据初始条件确定，即t=0时，o u （0）=0o U =Q0/C. 当输入为常量时，输出为：0()io o u u t t U RC=-+ 可见输入为方波时输出为三角波。