本设计以lm358电压比较器和热敏电阻为核心，让热敏电阻、10k电阻来组成的分压电路，接lm358的反相输入端。当环境温度大于或等于5℃时，热敏电阻阻值减小，使反相输入端电压小于正向输入端的参考电压，从而使lm358输出端输出参考电压，令led发光，蜂鸣器发出响声报警，提醒用户及时采取措施。
山东科技大学 i
温控装置设计 i
摘要 ii目录 iii
第一章课题背景 5
1.1 引言 5
1.1.1 背景 5
1.1.2 设计目的与意义 5
1.2 技术指标 5
1.3 主要工作 6
第二章元件介绍 6
2.1 电压比较器lm358 6
2.1.1 电压比较器的工作原理 6
2.1.2 lm358的特点 7
2.1.3 lm358参数功能特性 7
2.1.4 lm358内部功能框图 8
2.2 热敏电阻 8
2.2.1 热敏电阻原理 8
第三章方案论述 11
3.1设计简介 11
3.2 总体思路 11
3.3 电路图 11
3.4 说明 12
3.5结论 12
参考文献 13
温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。
温度控制电路在工农业生产中有着广泛的应用。日常生活中也可以见到，如电冰箱的自动制冷，空调器的自动控制等等。利用热敏电阻器制作一个温度报警器，可通过调节微调电位器的阻值，改变电压比较器正向输入端的参考电压，可以改变电路报警时的温度。
本文通过采用热敏电阻作为敏感元件的温度报警器的设计与制作，阐明了该装置进行设计与制作的具体过程及方法。这种温度报警器结构简单，由温度控制部件和报警器两部分组成，可操作性强，应用广泛。工作时，温度测量范围为-30℃～110℃。
当温度达到预定值时，利用热敏电阻的特性，采集电压信号，驱动报警装置，立刻发出报警信号，从而防止因温度升高而带来的不必要的损失。
1）输入电压范围为5-7v
2）输入参考电压为0-4.6v
3) 输出电压为 2.2v
4）温度测量范围为-30℃～110℃
1）根据指标设计温度控制报警电路。
2）完成设计的焊接以及调试工作。
简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+端)及反相输入端(“-端)，有一个输出端vout(输出电平信号)。
另外有电源v+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压va，反相端输入vb。va和vb的变化如图1(b)所示。在时间0～t1时，va>vb；在t1～t2时，vb>va；在t2～t3时，va>vb。
在这种情况下，vout的输出如图1(c)所示：va>vb时，vout输出高电平(饱和输出)；vb>va时，vout输出低电平。根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
lm358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。lm358 的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。
内部频率补偿。
直流电压增益高(约100db)
单位增益频带宽(约1mhz)
电源电压范围宽：单电源(3—30v)
双电源(±1.5 一±15v)
低功耗电流，适合于电池供电
图1 内部功能框图。
ntc是negative temperature coefficient 的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓ntc热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料， 采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。
温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。ntc热敏电阻器在室温下的变化范围在10o～1000000欧姆，温度系数-2%～-6.5%。
ntc热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流、测温、控温、温度补偿等方面。
2.2.2 热敏电阻的r-t特性。
ntc热敏电阻的温度特性可用下式近似表示：
式中：rt：温度t时零功率电阻值。
a：与热敏电阻器材料物理特性及几何尺寸有关的系数。
b：b值。t：温度（k）。
更精确的表达式为：
式中：rt：热敏电阻器在温度t时的零功率电阻值。
t：为绝对温度值，k；
a、b、c、d：为特定的常数。
ntc负温度系数热敏电阻r-t特性
b 值相同， 阻值不同的 r-t 特性曲线示意图。
相同阻值，不同b值的ntc热敏电阻r-t特性曲线示意图。
本设计能根据周围的温度变化发出警报提醒用户采取措施，它具有以下的优点：
①：可通过调节电位器电阻值来改变输入参考电位，即改变报警时的温度。
②：本设计简单易用，在日常生活中能广泛运用。
本设计以lm358电压比较器和热敏电阻为核心，当环境温度升高时，热敏电阻减小，即反相输入电压减小，使得反相输入电压小于正向输入的参考电压，从而使lm358输出端输出正向参考电压，令led亮，蜂鸣器响起报警，提醒用户及时采取措施。
电路图中，电源电压为4节5号电池组成，即输入电压为6v。r1、r4、r5为普通电阻器，阻值分别为4.7k、12k、10k，r2为负温度系数热敏电阻，在温度为25℃时阻值为10k，在5℃时约为22k。
调节变阻器，使其阻值固定在26k。当温度小于5℃时，r2的阻值大于22k，电压比较器的反相输入端电位高于同相输入端电位，输出低电平，led不亮；当温度大于5℃时，r2的阻值小于22k ，电压比较器的反相输入端电位高于同相输入端，输出高电平，led亮，蜂鸣器响起。从而实现超过5℃时的报警功能。
这样一个温控系统，还可以通过调节其中的变阻器来实现对不同温度的报警。
温度的调控能力和传感器的反应速度有非常大的关系。如果温度传感器对温度的敏感速度非常低，控制器就无法及时得在欲控制温度处停止降温，这样就起不到控制温度的目的了。lm358的反应速度也不是非常快，当用热水进行试验的时候，温度滞后可以达到3到4度。
于是使其贴附在散热片上，这样它对温度的反应速度才提高到控制精度为1度以内。
然而，如果控制的密室温度上升速度再快点，或者密室再大点，控制的精度就又会降下来的。因此，在温度传感器方面必须进行改进。改进意见是加大传感器的表面积，或者是跟换效果更好的传感器，这样就会在更苛刻的条件下也可以有较大的精度了。
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