北工大電子工程設(shè)計第一階段電源變送器驅(qū)動

1、電子工程設(shè)計報告 題目:穩(wěn)壓電源與變送器電路設(shè)計 專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù) 班級：120232 小組：第6組 組員：王子琦 張靖維 學(xué)號：12023213 12023224 中文摘要 電子工程設(shè)計課程以小型電子系統(tǒng)的設(shè)計為載體，使學(xué)生了解產(chǎn)品研發(fā)一般過程、掌握產(chǎn)品設(shè)計的基本方法、積累初步的實際工作經(jīng)驗，為從工科大學(xué)生向工程師的角色轉(zhuǎn)換做好準備。本實驗的目的制作一個小型溫度測控系統(tǒng)。設(shè)計任務(wù)：非電量到電量信號轉(zhuǎn)換，信號處理，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，人機交互，數(shù)據(jù)通信過程控制。設(shè)計要求：溫度測控范圍：0100，控制精度：±2。 本實驗報告為設(shè)計實驗的第一部分，即電源，驅(qū)動器和變送器模塊，電源部分

2、：為其他模塊供電。由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成。完成將使電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?，交流電變?yōu)橹绷麟姡环€(wěn)定的直流電壓經(jīng)濾波后，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。輸出+12，-12，+5V直流電壓（包括整流橋，電容濾波，78系列芯片穩(wěn)壓）。變送器部分：將輸入273-373電流通過集成運放op07轉(zhuǎn)化為輸出0-5V電壓信號（對應(yīng)于0-100 ）。經(jīng)不斷調(diào)試及排障，使電路基本達到了設(shè)計指標要求，誤差在允許范圍內(nèi)。 目錄1、 課題設(shè)計12、 需求分析13、 設(shè)計框架及原理分析24、 制作基本要求及注意事項95、 常見故障分析96、 數(shù)據(jù)與誤差分析107、 文獻 11八、實驗總結(jié) 11一、課題設(shè)計

3、1.1設(shè)計參考方案設(shè)計并制作一個小型溫控系統(tǒng)系統(tǒng)的原理框圖為：二、需求分析本階段要求設(shè)計電源電路，信號處理電路，功率放大電路等模塊。相關(guān)模塊設(shè)計要求如下：電源模塊 交流輸入：9V、14V×2直流輸出：+5V/1A、±12V/0.5A安裝：獨立電路板結(jié)構(gòu)2.2.2信號處理模塊測量溫度：0 100輸出電壓：0V 5V測量誤差：滿刻度1%（0.05V或1 ）負載阻抗：>30K限制條件：0.7V 輸出電壓5.7V安裝：獨立電路板結(jié)構(gòu)功率放大模塊控制半導(dǎo)體制冷片的驅(qū)動電路實際上是一個電壓增益為1的功率放大器，要求如下：輸入電壓：-10V +10V輸出電壓：-10V +10V電流

4、輸出能力：>3A 輸入阻抗：>1k負載阻抗：3.5負載驅(qū)動形式：共地安裝：獨立電路板結(jié)構(gòu)2.2.4參考元器件 開關(guān)型穩(wěn)壓降壓器LM2576T、穩(wěn)壓集成電路L7812、穩(wěn)壓集成電路L7912、橋式整流器DF06、運放OP07、三極管S9012、三極管S9013,功率三極管MJE2955T、功率三極管MJE3055T、其他電容、電阻、二極管等。三、設(shè)計框架及原理分析3.1 設(shè)計原理說明小型溫度控制系統(tǒng)包含電源模塊、測溫系統(tǒng)、變送器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 、單片機、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動器、控溫系統(tǒng)。各系統(tǒng)在單片機的控制下共同完成對溫度控制。本次實驗要完成變送器、驅(qū)動器、電源模塊。 3.2電源模塊3.2

5、.1：設(shè)計：見下圖：3.3變送器模塊3.3.1方案選擇測量溫度這種非電物理量，需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上，這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備稱為變送器。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備稱為變送器。溫度變送器是一個具有較高精度和穩(wěn)定度的直流放大器，變送器的線性化電路采用反饋方式。3.3.2原理分析AD592特性：實驗室為我們提供的是傳感器AD592，其主要特征為：供電：+4V+30V 溫度系數(shù)：1A/K 0輸出：273.2A工作溫度：-25+105 非線性誤差： 0.10.5重復(fù)誤差：±0.1時飄：±0.1/月AD592輸出量為隨溫度變化的電流，抗

6、干擾能力強，信號調(diào)理電路容易實現(xiàn)。AD592特性曲線如右圖所示，當(dāng)T = 0時，i1=273uA；T = 100時，i2=373uA，i2-i1=100uA。電壓轉(zhuǎn)換電路特性由于需將AD592的輸出與電壓相對應(yīng)，故應(yīng)將電流轉(zhuǎn)換為電壓，圖為電壓轉(zhuǎn)換電路及輸出電壓特性曲線，從圖中可知,所以，經(jīng)計算可得，當(dāng)T = 0時，i1=273uA,Vo=0V;T = 100時，i1=373uA，Vo=5V。3.4驅(qū)動器3.4.1方案選擇在實際的系統(tǒng)里，往往要求放大電路的末級輸出一定的功率，以帶動后面的負載。驅(qū)動電路是一個功率放大器, 簡稱功放。驅(qū)動電壓為-9V +9V ,驅(qū)動電流最大為3A,隨著輸出負電壓的增

7、加,制冷量增加,隨著輸出正電壓的增加,制熱量增加,從而以控制輸出電壓,達到控制溫度的目的。3.4.2原理分析當(dāng)ui>0時，T1導(dǎo)通，T2截止，iL=ie1; 當(dāng)ui<0時，T2導(dǎo)通，T1截止，iL=ie2。由于每個管子導(dǎo)通180°，故為乙類功放。本電路設(shè)計中選擇了9013、9012、MJE3055T、MJE2955T作為功放的放大管。其中當(dāng)輸入電壓為0+9V 時，9013、MJE3055T導(dǎo)通，當(dāng)輸入電壓為-90V 時，9012、MJE2955T導(dǎo)通。之所以要選擇復(fù)合管進行放大，主要是因為9013、9012的ICM=0.5A，而電路的輸出電流最大會達到3A，此時，三極管必

8、燒無疑。而MJE3055T、MJE2955T作為大功率三極管，ICM=10A，完全不用擔(dān)心電流過大燒掉管子的問題。但由于功放的前一級為DA輸出，其電流為10mA左右，若想最終放大到3A（即300倍），MJE3055T、MJE2955T的hFE=70又不能達到要求。所以利用9013、9012的高hFE(=300)和MJE3055T、MJE2955T的高ICM=(10A)組成了最終的功放電路。原理圖中的二極管主要是為了避免交越失真。4 制作基本要求及注意事項1. 區(qū)分電路板的元件面和焊接面；2. 焊接元件； 先焊小元件 先安裝結(jié)構(gòu)件3. 按要求安裝左右插座引出插針并焊接； 所有插針全部與焊盤焊接不

9、要遺漏 先焊少量插針確認安裝到位后再焊其它插針 焊錫不要沾到插針上4. 安裝集成線性穩(wěn)壓電路的散熱片； 將穩(wěn)壓集成電路安裝在散熱片上 確認穩(wěn)壓電路安裝位置五常見故障分析：故障現(xiàn)象故障原因無整流輸出或輸出不正常整流橋接錯或損壞無穩(wěn)壓輸出或輸出不正常集成穩(wěn)壓電路引腳接錯或損壞±12輸出不正常交流輸入中心抽頭漏接輸出波紋大濾波電容漏接保險管無輸入交流輸入漏接整理橋無輸入保險管損壞電解電容發(fā)熱或爆裂電解電容極性接反電解電容發(fā)熱或爆裂電解電容耐壓不夠無直流輸出直流輸出漏接六、數(shù)據(jù)與誤差分析6.1穩(wěn)壓電源電路板萬用表黑表皮接地，紅表皮接三個輸出點來測試三個輸出的電壓值，數(shù)據(jù)如下：78057812

10、79121+4.96+11.95-12.082+4.98+11.96-12.103+4.99+11.97-12.09平均值+4.97+11.96-12.09分析：由測試結(jié)果可以看出直流電源的穩(wěn)定度接近100%。6.2。變送器模塊 溫度01020304050607080電壓0v0.53v1.05v1.52v2.03 v2.51 v3.01 v3.51 v4.03v溫度90100電壓4.51 v5v6.3驅(qū)動器模塊電路板溫度上升時，指示燈紅燈（加熱）亮，輸出端電壓值升高。溫度下降時，指示燈綠燈（制冷）亮，輸出端（既電路板右排針從上數(shù)第七管腳）電壓值

11、降低。在調(diào)試臺上調(diào)試時，輸入10V電壓時，輸出端輸出電壓+9.1V；輸入-10V電壓時，輸出端電壓-9.2V。基本達到設(shè)計要求。七、 文獻1 清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，高等教育出版社，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）2 清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，高等教育出版社，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）3 邱關(guān)源主編，高等教育出版社，電路（第四版）8、 實驗總結(jié)這次課設(shè)實驗歷經(jīng)八周，內(nèi)容包括溫控系統(tǒng)中的電源，變送器，驅(qū)動器三塊電路板的焊接和調(diào)試。 在這次實驗中，我的焊接技術(shù)有了更好的提高，在焊接過程中變得更加的成熟和穩(wěn)重，在遇到焊接問題時能很好地解決。同時在焊接電路板的過程中對這個小型溫控系統(tǒng)的原理有了很好的認識，每當(dāng)要焊接一個部分時，總會考慮一下這個焊接的部分具有什么功能，能起到什么樣的作用。同時在焊接完成后如果遇到問題也能夠很好地解決問題，例如當(dāng)我們調(diào)試變送器時，變送器整體沒有電壓，則是我們沒有對電路板上所有的針腳進行焊接，導(dǎo)致沒有接上電。這次的實驗課中，