Circuite Integrate Analogice

7/21/2019 Circuite Integrate Analogice

http://slidepdf.com/reader/full/circuite-integrate-analogice-56da1fe516149 1/24

Universitatea Politehnica Bucuresti

Facultatea de Transporturi

Sectia Telecomenzi si Electronica in Transporturi

Proiect

Circuite Integrate Analogice

Senzor de inghet cu amplificator operational L!"# si

termistor

Indrumator$ s%l%ing% &alentin Stan

Student$ Pasa Irina

'rupa$ ()#"

Bucuresti *+#"

CUP,I-S$



Cap%#

#%+ Tema proiectului

#%# Functionalitate si parametric

Cap%*

*%# Schema .loc

*%* /escrierea functionalitatii

Cap%)

)%# Schema electrica

)%* Schema si descrierea functionalitatii detaliata pe component

)%) Analiza PSPICE la + si *0 celsius 1analiza termistor2

)%" Alegerea componentelor

Cap%"

"%# Ca.la3 LA45UT

"%* /eviz de component 1ta.el E6CEL2

"%) /iagrama de defectare 1Schema logica2

Cap1

#%+ Tema proiectului



Am ales pentru acest proiect un senzor pentru detectarea unei temperaturi de

prag%

Schema circiutului este una simpla realizata cu un amplificator operational L!"#

foarte ieftin 7 fia.il si usor de simulat in programe de specialitate%

Cu a3utorul elementului sensi.il7 temistorul7 am reusit sa o.tin la iesirea

operationalului o tensiune care pune in conductanta un tranzistor ce face parte dintr8un

circuit s9itch%



#%# Functionalitate si parametri

/upa cum se poate vedea din schema electrica ce urmeaza 7 se pot o.serva

cateva .locuri distincte .locul de intrare cu potentiometru si termistor 1asezate in

mod divizor de tensiune2% odul divizor de tensiune cu potentiometru a fost ales

pentru a putea varia tensiunea de prag corespunzatoare temperaturii de prag la

care dorim sa se activeze releul%

Amplificatorul operational L !"# este unul diferential facand diferenta de

tensiune dintre intrarea sa invertoare si cea neinvertoare%/atorita acestui lucru i se

seteaza o tensiune de intrare fi:a cu a3utorul rezistoarelor #+; si .ucla de reactie

se intoarece pozitiv%



Cap.2

*%# Schema .loc

*%* /escrierea functionalitatii

La temperatura e:terna de *0 de grade celsius rezistenta termistorului este de

#0;% /e aici conforma analizei in 5rcad rezulta o tensiune in .aza tranzistorului de

apro:imativ )<7!" m&%

'rafic rezultat in urma analizei #0;

TERMISTOR

POTENTIOMET

RUAMPLIFICATOR

OPERATIONAL

LM741

ALIMENTARE

CIRCUIT

SWITCH CU

RELEU 2

POZITII



Time

0s 0.1us 0.2us 0.3us 0.4us 0.5us 0.6us 0.7us 0.8us 0.9us

V(R6:1)

36.74435mV

36.74436mV

36.74437mV

36.74438mV

36.74439mV

La temperatura e:terna de inghet + grade celsius rezistenta

termistorului este de "0 ; sau mai mare% Pentru a evidentia grafic modul de

lucru al termistorului am considerat ca rezistenta acestuia devina #++;% ,ezultao tensiune in .aza tranzistorului de #7!" &% Fata de valoarea anterioara este

foarte mare 7 deci se poate defini un prag de s9itch%

'rafic rezultat in urma analizei #++;

Time

0s 0.1us 0.2us 0.3us 0.4us 0.5us 0.6us 0.7us 0.8us 0.9us

V(R6:1)

1.76302080V

1.76302085V

1.76302090V

1.76302075V

Functie de aceste doua praguri tranzistorul conduce intre colector si

emitor sau nu% Atunci cand acesta conduce se .o.ina de atractie a contactului releului

este parcursa de un curent suficient de mare pentru a il inchide%

Condensatorul de **+uF montat in .aza tranzistorului functioneaza ca

un limitator de curent% In regim de semnal continuu mic curentul este +7 deci

tranzistorul nu conduce% Acest condensator este un compromis pentru a putea

folosi un tranzistor ieftin si usor de gasit% /aca dorim sa e:cludem



condensatorul va tre.ui folosit un tranzistor care incepe sa conduca la un curent

mai inalt7 dar acesta este mai scump si mai greu de gasit7deci solutia de

compromis este una via.ila%

Cap.3

)%# Schema electrica

Schema electrica este realizata in programul 5,CA/ =%*





- Ca urmare releul sta deschis

La + grade celsius

- Termistorul are valori ridicate "0;8#++;

- La iesirea amplificatorului operational iese un semnal de apro:imativ * & %

- Curentul in .aza tranzistorului devine mai ridicat

- S9itch8ul conduce

- ,eleul se inchide

- Circuitul actionat de releu actioneaza

,egla3

- Cu a3utorul potentiometrului se poate ad3usta tensiunea7 deci temperatura de

prag la care dorim sa se inchida releul%

,ezistorul de *!+;

- Acest rezistor montat ca .ucla de reactie pozitiva aduce un ?plus de

h@sterezis 7 astfel incat in apropierea valorii de prag pentru un timp scurt

circuitul nu comuta%- Se poate renunta la acest component7 dar circuitul va avea comutari .ruste si

dese in 3urul valorii de prag datorita faptului ca termistorul nu este un

component de inalta precizie cu temperatura%



V 1

9

R 6

4 k 7

R 5

2 7 0 k

R 4

1 0 k

Q 1

4 0 2 3 6V

0

C 1

2 2 0 u

D 1

1 2 0 N Q 0 4 5 1

2

P O T E N T I O M E T R U

T E R M I S T O R

U 1

L M 7 4 1

3

2

7

4

6

1

5+

-

V

+

V

-

O U T

O S 1

O S 2

R 2

1 k

R 3

1 0 k

R 7

1 0 0 k

B O R N E R E L E U

R 1

1 0 0 k

)%) Analiza de temperatura in PSPICE la + celsius

Programul PSPICE

source LUI-ITA



,,# -++)*< -+#(0+ #++;

,,* + -++<0< #;

CC# -++<0< -++(0" **+u

,,) -+#*)+ -+#(0+ #+;

,," + -+#*)+ #+;

DD# -++=)* -++(0" + D"+*)<,,0 -+#*)+ -++0!! *!+;

,,< -++<0< -++0!! ";!

6U# -+#*)+ -++)*< -+#(0+ + -++0!! L!"#

,,! + -++)*< #++;+%0%++#G

6/# -++=)* -+#(0+ /#*+-D+"0

&&# -+#(0+ + =

%li. diode%li.

%li. .ipolar %li.

%li. opamp%li.

%Temp +

%end

source LUI-ITA

CI,CUIT /ESC,IPTI5-

,,# -++)*< -+#(0+ #++;

,,* + -++<0< #;

CC# -++<0< -++(0" **+u

,,) -+#*)+ -+#(0+ #+;

,," + -+#*)+ #+;

DD# -++=)* -++(0" + D"+*)<

,,0 -+#*)+ -++0!! *!+;

,,< -++<0< -++0!! ";!

6U# -+#*)+ -++)*< -+#(0+ + -++0!! L!"#,,! + -++)*< #++;+%0%++#G

6/# -++=)* -+#(0+ /#*+-D+"0

&&# -+#(0+ + =

%li. diode%li.

%li. .ipolar%li.

%li. opamp%li.



%Temp *+

%end

+H+#H+= +)$"+$)= PSpice =%* 1ar *+++2 I/ +

source LUI-ITA

/iode 5/EL PA,AETE,S

6/#%/FJ/ 6/#%/LEAK 6U#%:lm!"#%d: 6U#%:lm!"#%d@IS ##%#)!#!+E8+< #(<%+!+*++E8#* (++%++++++E8#( (++%++++++E8#(

- %0*++0! ==%**)#

IS, **0%!<)=++E8#*

IKF #("%##*+++E8+<

B& ""%=+0 #++%++++++E+)

IB& *%0(<!++E8+) #%++++++E8+)

,S #%+*+!"+E8+) %# # #%++++++E8+)

C5 ##%0+=+++E8+= #+%++++++E8#*

& %!0

%"="((E' %<= %<=

6TI * *

+!H+#H+= +)$"+$)= PSpice =%* 1ar *+++2 I/ +

source LUI-ITA

BT 5/EL PA,AETE,S

D"+*)< 6U#%:lm!"#%M:



-P- -P-

IS <=%*(++++E8#( (++%++++++E8#(

BF )+(%< =)%!0

-F # #

&AF #++

IKF %+**()ISE <=%*(++++E8#(

-E #%#=!

B, #%## #

-, # #

,B #+

,C "

CE =)=%(+++++E8#0

E %)"0)

CC (=)%#+++++E8#0

C %)+#!

TF #"#%*+++++E8#*

6TF )+

&TF #+

ITF %*!

T, #%00(+++E8+=

6TB #%0

C- *%"* *%"*

/ %(! %(!

+!H+#H+= +)$"+$)= PSpice =%* 1ar *+++2 I/ +

source LUI-ITA

TEPE,ATU,E8A/USTE/ &ALUES TEPE,ATU,E N *+%+++

/E' C

/I5/E 5/EL PA,AETE,S

6/#%/FJ/ 6/#%/LEAK 6U#%:lm!"#%d@



IS *%=((E8+< #%("(E8#+ *%<!0E8#<

& !%<**E8+# #%++<E++ #%++<E++

C5 #%#"+E8+( +%+++E++ =%=0"E8#*

,S #%+*#E8+) #%+++E8+# #%+++E8+)

IKF #%("#E8+" +%+++E++ +%+++E++

B& "%"=#E+# #%+++E+0

6U#%:lm!"#%d:

IS *%<!0E8#<

& #%++<E++

C5 +%+++E++

,S #%+++E++

IKF +%+++E++

B&

BT 5/EL PA,AETE,S

D"+*)< 6U#%:lm!"#%M:

BF *%=!=E+* =%)!0E+#

ISE *%(!"E8#! +%+++E++

&E !%<**E8+# !%<**E8+#

CE =%))<E8#) +%+++E++

,E +%+++E++ +%+++E++

,B #%+++E+# +%+++E++

B, #%+!#E++ #%+++E++

ISC +%+++E++ +%+++E++

&C !%<**E8+# !%<**E8+#

CC (%((+E8#) +%+++E++

,C "%+++E++ +%+++E++

,B #%+++E+# +%+++E++

IS *%)#<E8#! *%<!0E8#<

ISS +%+++E++ +%+++E++

&S !%<**E8+# !%<**E8+#

CS +%+++E++ +%+++E++

'AA #%+++E8## #%+++E8##

,C5 +%+++E++ +%+++E++

&5 #%+++E+# #%+++E+#

+!H+#H+= +)$"+$)= PSpice =%* 1ar *+++2 I/ +



source LUI-ITA

SALL SI'-AL BIAS S5LUTI5- TEPE,ATU,E N *+%+++ /E'

C

-5/E &5LTA'E -5/E &5LTA'E -5/E &5LTA'E -5/E &5LTA'E

1-++)*<2 )%++++ 1-++0!!2 (%(*)( 1-++<0<2 #%!<"( 1-++(0"2 %)!()

1-++=)*2 =%++++ 1-+#*)+2 "%0!!( 1-+#(0+2 =%++++

16U#%:lm!"#%<2 8#%"=<+ 16U#%:lm!"#%!2 #+%(00+

16U#%:lm!"#%(2 #+%(00+ 16U#%:lm!"#%=2 +%++++

16U#%:lm!"#%#+2 )%=*"= 16U#%:lm!"#%##2 =%++++

16U#%:lm!"#%#*2 (%=*+! 16U#%:lm!"#%#)2 )%=*"=

16U#%:lm!"#%#"2 )%=0*! 16U#%:lm!"#%0)2 (%++++

16U#%:lm!"#%0"2 #%++++ 16U#%:lm!"#%=+2 "+%<*++

16U#%:lm!"#%=#2 "+%++++ 16U#%:lm!"#%=*2 8"+%++++

16U#%:lm!"#%==2 "%0+++

&5LTA'E S5U,CE CU,,E-TS

-AE CU,,E-T

&&# )%!()E8+*

6U#%:lm!"#%v. 8#%"=<E8+0



6U#%:lm!"#%vc 8)%(("E8+*

6U#%:lm!"#%ve !%!)#E8#*

6U#%:lm!"#%vlim "%+<*E8+*

6U#%:lm!"#%vlp #%#=(E8+0

6U#%:lm!"#%vln 8(%+<*E8##

T5TAL P5JE, /ISSIPATI5- 8)%+*E8+# JATTS

5B C5-CLU/E/

T5TAL 5B TIE %+(



)%" Alegerea componentelor

TE,IST5,UL

/enumirea de OtermistorO este o com.inare a cuvintelor englezesti Othermall@

sensitive resistorO 1rezistenta sensi.ila termic2% Aceasta denumire descrie cu e:actitate

functia de .aza a dispozitivului si anume aceea de8a avea o schim.are de rezistenta

electrica predicti.ila in functie de orice schim.are a temperaturii sale a.solute%

Termistorul -TC 1-egative Temperature Coefficient7 coeficient negativ de

temperatura2 este un dispozitiv semiconductor cu doua terminale relativ simplu7 realizat

din amestecuri sinterizate din o:izi ai metalelor de tranzitie ca manganul7 co.altul7 nichelul7

fierul7 cuprul% Spre deose.ire de metale la care rezistenta electrica creste cu

temperatura7 la termistori rezistenta scade cu cresterea temperaturii lor$

,1T2 N A eBHT 7

unde$

• A N constanta ce depinde de geometria dispozitivului>

• T N temperatura in grade Kelvin>

• , N rezistenta la temperatura T>

• B N constanta ce depinde de materialul semiconductor masurata in K7

BN EH*;B cu E .anda interzisa a semiconductorului si se determina din valoarile

rezistentei la doua temperaturi$

B N T #T * H1T * T #2Q ln 1,# H,*2

,ezistenta , a unui termistor la o temperatura a.soluta oarecare T 7 este data in

functie de rezistenta ,+ la o temperatura a.soluta initiala T + de relatia$



ln1,H,52 N B 1#HT R #HT 52

Parametrii utilizati pentru a descrie caracteristicile oricarui termistor sunt$

• rezistenta electrica nominala la *0 oC>

• raportul rezistentelor pentru doua temperaturi date 1*0 oC si (0 oC2>

• coeficientul de temperatura al rezistentei 1 N 1#H,2 d,HdT N BHT *2 e:primat

in HoC>

• puterea disipata ma:ima>

•

factorul 1coeficientul2 de disipare>

• constanta de timp termica>

• domeniul de temperatura7 T min si T ma: %

Schim.area temperaturii termistorilor poate fi clasificata in functie de tipul

incalzirii$

• e:terna cauzata de temperatura am.ianta

• interna ca rezultat al puterii dezvoltate de trecerea curentului prin dispozitiv1auto8incalzire2

• com.inata 1e:terna interna2%

/aca un termistor este parcurs de un curent electric temperatura sa se creste

pana cand caldura dega3ata prin efectul oule este echili.rata de schim.ul termic cu

mediul am.iant% Autoincalzirea este determinata de forma sa geometrica7 de

montura aleasa7 de dimensiunea si materialul terminalelor si de oricare alt factor ce poate

contri.ui la disiparea caldurii% /aca PN,I* N U*H, este puterea ce tre.uie disipata

si TNTRT + este cresterea temperaturii termistorului7 coeficientul de disipatietermica C este$

C N PH T JH oC7 util mJH oCQ

si masoara puterea electrica necesara pentru mentinerea termistorului cu #oC deasupra

temperaturii am.iante% Tensiunea pe termistor7 in modul autoincalzit7 are un ma:im$



Uma: N C 1T ma: T +2 A eBHTma: Q#H* 7

corespunzator temperaturii T ma: N 1BH*2 # 1# " T + HB2#H* Q

Constanta de timp termica O O reprezinta timpul necesar termistorului sa

reduca cu <)7* diferenta initiala de temperatura dintre termistor si mediul incon3urator%

Ea se calculeaza dupa relatia $

N HC

unde N capacitatea termica a termistorului 1HoC2>

C N coeficientul de disipare 1JH oC2%

asurarea lui O O se face punand termistorul intr8un mediu cu temperaturacunoscuta T + 7 fara curenti de aer7 aplicandu8i putere electrica pentru cresterea

temperaturii lui la o valoare data T final 7 intrerupand alimentarea electrica si masurand

timpul necesar termistorului sa a3unga la temperatura T + <)7* 1T final T +2%



Cap.4

"%# Ca.la3 LA45UT

Pentru reducerea dimensiunilor circuitului am recurs la folosirea a " nivele

1top7.ottom7 in#7 in*2

Ca.la3 componente



Bottom

Top



In#

In*



"%* /eviz de component 1ta.el E6CEL2

/eviz component

r# termistor 0

r* rezistor #r) rezistor #

r" rezistor #

r0 rezistor #

r< rezistor #

r! potentiometru 0

c# condensator *

M# tranzistor )

u# opamp !

rl# releu !

d# dioda *

vd

c .aterie =v "

total "+ ron



Date post:	05-Mar-2016
Category:	Documents
Upload:	irina-g-pasa
View:	12 times
Download:	1 times

Circuite Integrate Analogice

Documents