简易温度控制器的设计(DOC)

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温度控制器设计

温度控制器设计

帮不帮温度控制器设计一、设计任务设计一个可以驱动1kW加热负载的水温控制器,具体要求如下:1、能够测量温度,温度用数字显示。

2、测量温度范围0〜100℃,测量精度为0.5℃。

3、能够设置水温控制温度,设定范围40〜90℃,且连续可调。

设置温度用数字显示。

4、水温控制精度W±2℃。

5、当超过设定的温度20℃时,产生声、光报警。

二、设计方案分析根据设计要求,该温度控制器是既可以测量温度也可以控制温度,其组成框图如图1所示。

图1温度控制器原理框图因为要求对温度进行测量显示,所以首先采用温度传感器,将温度变化转换成相应的电信号,并通过放大、滤波后送A/D转换器变成数字信号,然后进行译码显示。

若要求温度被控制在设定值附近,则要求将实际测量温度的信号与温度的设定僮基准电压)进行比较,根据比较结果(输出状态)来驱动执行机构,实现自动地控制、调节系统的温度。

测量的温度可以与另一个设定的温度上限比较器相比较,当温度超过上限温度值时,比较器产生报警信号输出。

1、温度检测及信号处理温度检测是温控系统的最关键部分,它只接影响整个系统的测量、控制精度。

目前检测温度的传感器很多,其测量范围、应用场合等也不尽相同。

例如热电偶温度传感器目前在工业生产和科学研究中已得到了广泛的应用,它是将温度信号转化成电动势。

目前热电偶温度传感器已形成系列化和标准化,主要优点是:它属于自发电型传感器,测量温度时可以不需要外加电源;结构简单,使用方便,热电偶的电极不受大小和形状的限制;测量温度范围广,高温热电偶测温高达1800 c以上,低温热电偶可测-260℃以下,目前主要用在高温测量工业生产现场中。

热电阻温度传感器是利用电阻值随温度升高而增大这一特性来测量温度的,目前应用较为广泛的热材料是铜和铂。

在铜电阻和伯电阻中,伯电阻性能最好,非常适合测量-200〜+960℃范围内的温度。

国内统一设计的工业用伯电阻常用的分度号有Pt25、Pt100 等,Pt100即表示该电阻的阻值在0c时为100Q。

小型温度控制器课程设计

小型温度控制器课程设计

小型温度控制器课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握小型温度控制器的基本原理与结构组成,理解温度控制的基本概念。

2. 使学生了解温度传感器的工作原理,并能正确读取温度数据。

3. 帮助学生掌握温度控制算法,了解PID控制的基本原理。

技能目标:1. 培养学生运用所学知识设计简单温度控制系统的能力。

2. 提高学生动手实践能力,能够正确组装和调试小型温度控制器。

3. 培养学生分析问题、解决问题的能力,能够针对温度控制过程中出现的问题进行调整。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对物理学科的兴趣,激发学生探索科学技术的热情。

2. 培养学生团队合作精神,提高沟通协调能力。

3. 增强学生的环保意识,认识到温度控制在节能减排中的重要作用。

分析课程性质、学生特点和教学要求:本课程为物理学科实践课程,结合学生所在年级的知识深度,以小型温度控制器为载体,将理论知识与实践操作相结合。

学生具备一定的物理基础和电子技术知识,对实践活动有较高的兴趣。

教学要求注重理论与实践相结合,强调学生的动手能力和创新意识的培养。

课程目标分解:1. 知识目标:通过讲解、演示和实验,使学生掌握小型温度控制器的基本原理、结构和温度控制算法。

2. 技能目标:通过分组实践,培养学生动手组装、调试和优化温度控制器的能力。

3. 情感态度价值观目标:通过课程学习,激发学生对物理学科的兴趣,培养团队合作精神,增强环保意识。

二、教学内容1. 温度控制器原理:介绍温度控制器的作用、分类和基本工作原理,结合课本相关章节,让学生理解温度控制系统的基本组成。

- 教材章节:第三章“温度控制系统”2. 温度传感器:讲解温度传感器的种类、特点和应用,重点介绍热电阻、热电偶传感器的工作原理和使用方法。

- 教材章节:第四章“温度传感器”3. PID控制算法:阐述PID控制原理,分析比例、积分、微分控制的作用,结合实例进行讲解。

- 教材章节:第五章“控制算法”4. 小型温度控制器设计:指导学生进行温度控制器的设计,包括硬件选型、电路连接和程序编写。

温控器说明书

温控器说明书

说明书设计题目温控器设计姓名:张龙学号: 2011071128 专业:机械工程及自动化目录摘要 (3)1 设计内容与设计要求 (4)2、方案选择 (4)2.1 单片机的选择方案 (4)2.2显示器的选择方案 (4)2.3 模数转换芯片的选择 (5)3、元器件介绍 (5)3.1 AT89C51 (5)3.2 LCD1602液晶屏 (6)3.3 ADC0804 (8)3.4 NPN型三极管 (9)4.系统硬件设计 (10)4.1时钟电路 (11)4.2 复位电路 (12)4.3 ADC转换电路 (14)4.4 LCD1602液晶显示器 (14)4.5 独立按键控制电路 (15)4.6 继电器控制电路 (15)5.软件设计 (16)总结 (17)摘要温控器(Thermostat),根据工作环境的温度变化,在开关内部发生物理形变,从而产生某些特殊效应,产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件,也叫温控开关、温度保护器、温度控制器,简称温控器。

或是通过温度保护器将温度传到温度控制器,温度控制器发出开关命令,从而控制设备的运行以达到理想的温度及节能效果,其应用范围非常广泛,根据不同种类的温控器应用在家电、电机、制冷或制热等众多产品中。

其工作原理是通过温度传感器对环境温度自动进行采样、即时监控,当环境温度高于控制设定上限值时控制电路启动,温度下降。

当环境温度低于控制设定下限值时,控制电路不工作,温度上升。

主要应用于电力部门使用的各种高低压开关柜、干式变压器、箱式变电站及其他相关的温度使用领域。

关键词:温控器温度采样上限值下限值1 设计内容与设计要求基本内容:设计一个简易温控器基本要求:①可以设定上限温度和下限温度,温度高于上限温度上,主电路不工作,温度降低,温度低于下限控制电路时,主电路继续工作,温度升高。

③设定温度时,液晶屏上显示设定状态,设定完显示正常模式,并且设定的上下限温度,在液晶屏上都有显示。

⑤采集温度信号,转换成数字信号。

温度控制器毕业论文

温度控制器毕业论文

题目:温度控制器的设计机电工程学院李小草摘要本文设计了一个温度自动控制器。

本设计以单片机(8031)为控制核心,外加硬件电路,将温度显示和数字控制集和于一体,实现智能温度控制。

并采取软件程序实现升温的调节,能对加热炉的升温速度和保温时间严格控制。

单片机控制系统由微处理器和工业生产对象两大部分组成。

本文是通过热敏电阻和单片机等,来实现对工程上一些系统的温度进行范围控制的过程。

关键词:测温;PID算法;单片机;温度控制器目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章前言 (1)1.1 概述 (2)1.2 课题分析 (2)1.3 设计思路 (2)第2章系统的基本组成及工作原理 (3)2.1 系统的基本组成 (3)2.2 系统的基本工作原理 (3)第3章测温电路的选择及设计 (5)3.1热电偶测温电路 (5)3.1.1 热电偶 (5)3.1.2 毫伏变送器 (6)3.2热敏电阻测温电路 (6)3.2.1 热敏电阻 (6)3.2.2 关于铂电阻的特性 (7)3.2.3 温度丈量电路 (7)第4章芯片组的电路设计 (8)4.1A D C0809与8031接口硬件电路设计 (8)4.28155与8031接口硬件电路设计 (9)4.2.1 8155芯片的结构 (9)4.2.28155与8031接口电路 (9)4.32732E P R O M的工作原理及硬件接口设计 (11)第5章掉电呵护功能电路 (14)第6章温度控制电路 (15)6.1温度控制电路 (15)6.2控制规律的选择 (16)第7章系统程序设计 (18)7.1系统控制主程序 (18)T中断服务程 7.20序 (20)7.3采样程序及其流程图 (24)7.4数字滤波子程序及其流程图 (25)总结 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)第1章前言现代信息技术的三大基础是信息收集控制(即温度控制器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。

简单的温度控制器设计原理

简单的温度控制器设计原理

简单的温度控制器设计原理温度控制器是一种用于控制某个系统或装置的温度的设备,可以自动调节温度并保持在特定范围内。

它通常由传感器、控制器、执行器等组成,通过不断监测环境温度,计算偏差并作出相应的调整来实现温度控制。

温度控制器的设计原理涉及到传感器、控制器和执行器的协同工作。

其中传感器用于检测环境温度,并将检测到的温度信号转化为电信号;控制器则对传感器的信号进行处理,计算出温度的偏差,并根据预设的控制算法作出相应的调节策略;执行器则根据控制器的指令,实现对系统的温度调节。

在温度控制器中,传感器是非常重要的一部分,通过传感器的准确测量,可以实现对环境温度的实时监测。

常见的传感器包括热电偶、热敏电阻、红外线传感器等。

这些传感器可以将温度转化为电信号,并通过连接到控制器的电路进行传递。

控制器是温度控制器的核心部件,主要负责对传感器的信号进行处理,并生成控制信号。

控制器通常包括一个微处理器或控制芯片,用于计算温度的偏差,并根据预设的控制算法来调节温度。

控制器通常具有一定的的控制逻辑,可以根据具体的场景要求来进行温度的控制模式选择。

执行器则是根据控制器发出的指令来实现温度调节的部分。

常见的执行器包括加热装置、冷却装置、换向阀等。

执行器的作用是根据控制器的指令来实现相应的温度调节操作,例如调节加热元件功率、打开或关闭冷却设备等,以使系统的温度保持在目标范围内。

整个温度控制器的工作过程可以描述为下面的流程:首先,传感器不断地检测环境温度,并将检测到的温度数据转化为电信号。

然后,控制器接收到传感器的信号后,计算出温度的偏差,并根据预设的控制算法生成控制信号。

最后,执行器根据控制器发出的控制信号来进行相应的操作,从而实现对系统温度的调节。

温度控制器的设计目标是使系统的温度能够稳定地控制在预设的目标范围内,以满足特定的环境要求。

为了实现这个目标,温度控制器的设计需要考虑以下几个方面:首先,传感器的选择和校准是非常重要的,确保传感器能够准确地反映环境温度。

基于单片机的空调温度控制系统设计毕业论文(设计)word格式

基于单片机的空调温度控制系统设计毕业论文(设计)word格式

基于单片机的空调温度控制系统设计作者姓名:杨耀武专业名称:信息工程指导教师:黄宇讲师摘要在自动控制领域中,温度检测与控制占有很重要地位。

温度测控系统在工农业生产、科学研究和在人们的生活领域,也得到了广泛应用。

因此,温度传感器的应用数量居各种传感器之首。

目前,温度传感器正从模拟式向数字集成式方向飞速发展。

本论文概述了温控器的发展及基本原理,介绍了温度传感器的原理及特性。

分析了DS18B20温度传感器的优劣。

在此基础上描述了系统研制的理论基础,温度采集等部分的电路设计,并对测温系统的一些主要参数进行了讨论。

同时在介绍温度控制系统功能的基础上,提出了系统的总体构成。

针对测温系统温度采集、接收、处理、显示部分的总体设计方案进行了论证,进一步介绍了单片机在系统中的应用,分析了系统各部分的硬件及软件实现。

利用Proteus7.6进行了可行性的仿真,利用单片机开发板验证在实际电路中能起到的效果。

试验证明,这套温度控制器具有较强的可操作性,很好的可拓展性,控制简单方便。

课题初步计划是在普通环境下的测温,系统的设计及器件的选择也正是在这个基础上进行的。

关键词:DS18B20 单片机温度控制1602液晶显示AbstractIn the automatic control area,temperature monitoring and controling have a very important position. The temperature monitoring system has a wildly applying in industry, agriculture, science reasearching and daily life of people. Therefore, the number of applying of the temperature monitoring comes first of all kinds of sensor. At present, the temperature monitoring is transformed from analog type to digital integrated type with a very fast speed.This paper introduces the developing and fundamental of the temperature monitoring, including the character of this kind of sensor. It also analyses the advantage and disadvantage of the temperature monitoring which named DS18B20. On that basis, the paper also has a further analysis of the theoretical basis of the system developing and the circuit design of temperature monitoring. Besides, some discussions about the important parameters also took on desk. At the same time, the auther of this paper also puts forward the composition of totality about this system, which including the different function of the thermometer system. Then a detailed analysis which is about the applying of Microcontrollers and the applying of different parts made by different hardwares and softwares in the system. In order to check the maneuverability and the expansibility of the Microcontrollers system, the auther used Proteus 7.6 to do the testing and got a pretty good result.This system puts the temperature measured in normal situation as a confirm condition. All design and selection of component is also based on this suppose.keywords: DS18B20, Microcontrollers, Temeperature Controling, 1602 Liquid Crystal Display目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................... I I 目录 .............................................................................................. I II 前言 .. (1)1 系统总体设计方案及功能 (2)1.1 温度传感器产品分类与选择 (2)1.1.1 常用的测温方法 (2)1.1.2 温度传感器产品分类 (2)1.1.3 温度传感器的选择 (4)1.2 总体方案的确定 (6)1.3 系统实现框图 (7)2 系统单元电路设计 (7)2.1 系统工作原理 (7)2.2 系统相关硬件及模块介绍 (8)2.2.1 温度采集电路 (8)2.2.2 信号处理与控制电路 (9)2.2.3 温度显示电路 (10)2.2.4 按键功能设置电路 (11)2.2.5 继电器控制电路 (12)2.2.6 存储数据电路 (12)2.2.7 报警、音乐电路 (13)2.2.8 电动机电路 (13)3 仿真软件介绍 (15)3.1 Keil uVision2软件 (15)3.2 Proteus软件 (16)4 系统硬件设计 (18)5 系统软件设计 (20)5.1 DS18B20数据通信概述 (20)5.2 LCD1602液晶数据显示概述 (23)5.2.1 接口信号说明 (23)5.2.2 控制器接口说明 (23)5.2.3 控制接口时序说明 (25)5.3 存储器24C02数据存储概述 (26)5.3.1 I2C 总线的定义 (26)5.3.2 I2C 总线的时序 (27)5.3.3 数据传送 (27)5.4 软件程序设计 (28)6 仿真及实验结果 (31)6.1 程序调试过程中遇到的问题及解决办法 (31)6.2 调试结果 (32)总结 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附件1 系统硬件电路图 (37)附件2 系统软件程序 (38)前言现代信息技术的三大基础是信息采集控制(即温度控制器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。

温度控制器的设计与制作

温度控制器的设计与制作

6.4实施—制作过程6.4.1硬件设计温度测量采用最新的单线数字温度传感器DS18B20,DS18B20是美国DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器。

与传统的热敏电阻相比,它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。

可以分别在93.75ms 和750ms 内完成9位和12位的数字量,并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写,温度变换功率来源于数据总线,总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电,而无需额外电源。

因而,使用DS18B20可使系统结构更趋简单,可靠性更高。

降温控制系统采用低压直流电风扇。

当温度高于设定最高限温度时,启动风扇降温,当温度降到指定最高限温度以下后,风扇自动停止运转。

温控系统的温度显示和温度的设定直接采用综合实训板上的显示和键盘。

当环境温度低于设定的最低限温度值时,也采用综合实训板上的蜂鸣器进行报警。

用0#、1#键作为温度最高限、最低限的设定功能键;2#、3#键作为温度值设定的增加和减小功能键。

0#键:作为最高限温度的设定功能键。

按一次进入最高限温度设定状态,选择最高限温度值后,再按一次确认设定完成。

1#键:作为最低限温度的设定功能键。

按一次进入最低限温度设定状态,选择最低限温度值后,再按一次确认设定完成。

2#键:+1功能键,每按一次将温度值加1,范围为1~99℃。

3#键:-1功能键,每按一次将温度值减1,范围为99~1℃。

6.4.2软件设计(1)温控系统采用模块化程序结构,可以分成以下程序模块:①系统初始化程序:首先完成变量的设定、中断入口的设定、堆栈、输入输出口及外部部件的初始化工作。

②主程序MAIN :完成键盘扫描、温度值采集及转换、温度值的显示。

当温度值高于设定最高限时,驱动风扇工作;当温度值低于设定最低限时,驱动蜂鸣器报警。

③键盘扫描程序KEYSCAN :完成键盘的扫描并根据确定的键值执行相应的功能,主要完成最高温度、最低温度的设定。

温度控制系统毕业设计

温度控制系统毕业设计

温度控制系统毕业设计•相关推荐温度控制系统毕业设计摘要在日常生活及工农业生产中,对温度的检测及控制时常显得极其重要。

因此,对数字显示温度计的设计有着实际意义和广泛的应用。

本文介绍一种利用单片机实现对温度只能控制及显示方案。

本毕业设计主要研究的是对高精度的数字温度计的设计,继而实现对对象的测温。

测温系数主要包括供电电源,数字温度传感器的数据采集电路,LED显示电路,蜂鸣报警电路,继电器控制,按键电路,单片机主板电路。

高精度数字温度计的测温过程,由数字温度传感器采集所测对象的温度,并将温度传输到单片机,最终由液晶显示器显示温度值。

该数字温度计测温范围在-55℃~+125℃,精度误差在±0.5℃以内,然后通过LED数码管直接显示出温度值。

数字温度计完全可代替传统的水银温度计,可以在家庭以及工业中都可以应用,实用价值很高。

关键词:单片机:ds18b20:LED显示:数字温度.AbstractIn our daily life and industrial and agricultural production, the detection and control ofthe temperature, the digital thermometer has practical significance and a wide rangeof applications .This article describes a programmer which use a microcontroller toachieve and display the right temperature by intelligent control .This programmermainly consists by temperature control sensors, MCU, LED display modules circuit.The main aim of this thesis is to design high-precision digital thermometer and thenrealize the object temperature measurement. Temperature measurement systemincludes power supply, data acquisition circuit, buzzer alarm circuit, keypad circuit,board with a microcontroller circuit is the key to the whole system. The temperatureprocess of high-precision digital thermometer, from collecting the temperature of theobject by the digital temperature sensor and the temperature transmit ted to themicrocontroller, and ultimately display temperature by the LED. The digitalthermometer requires the high degree is positive 125and the low degree is negative 55,the error is less than 0.5, LED can read the number. This digital thermometer couldreplace the traditional mercurial thermometer, can be used in family or industrial andproduction, it has a great value.Key words: MCU: DS18B20 : LED display: Digital thermometer。

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"简易温度控制器的设计摘要简易温度控制器是采用热敏电阻作为温度传感器,由于温度的变化而引起电压的变化,再利用比较运算放大器与设置的温度值对应的电压进行比较,输出高或低电平从而对控制对象即加热器进行控制。

其电路可分为三大部分:测温电路,比较/显示电路,控制电路。

关键词:测温,显示,加热!}目录一、设计任务和要求 0设计内容 0设计要求 0二、系统设计 0系统要求 0系统工作原理 0方案设计 0三.单元电路设计 (1)温度检测电路 (1)电路结构及工作原理 (1)电路仿真 (2)、元器件的选择及参数的确定 (3)比较/显示电路 (3)电路结构及工作原理 (3)电路仿真 (4)元件的选择及参数的确定 (5)、温度控制单元电路 (5)电路结构及工作原理 (5)温度控制单元仿真电路 (6)电源部分 (7)四.系统仿真 (9)结论 (9)致谢 (9)参考文献 (9)一、设计任务和要求设计内容采用热敏电阻作为温度传感器,由于温度变化而引起电压的变化,再利用比较运算放大器与设置的温度值对应的电压进行比较,从而通过输出电平对加热器进行控制。

设计要求首先通过电源变压器把220V的交流电变成所需要的5V电压;当水温小于40℃时,H1、H2两个加热器同时打开,将容器内的水加热;当水温大于50℃,但小于70℃时,H1加热器打开,H2加热器关闭;当水温大于50℃时,H1、H2两个加热器同时关闭;当水温小于30℃,或者大于80℃时,红色发光二极管报警;当水温在30℃~80℃之间时,用绿色发光二极管指示水温正常[2]。

二、系统设计系统要求系统主要要求将温度模拟量转化为数字量,再将其转化为控制信号,从而对显示电路和控制电路进行控制,从而自动的调节水温,系统工作原理通过对水温进行测量,将所测量的温度值与给定值进行比较,利用比较后的输出信号至加热部分,让加热部分调控水温,从而实现对水温控制的目的。

同时也反应到显示部分,让其正确的表示温度的状态。

温度值的变化引起电阻值的变化,从而最终引起测温电路输出的电压值的变化,经过后边比较电路进行比较,从而控制显示电路和加热电路。

方案设计为了使信号输出误差很小,选用桥式测压电路,这样可以得出较为准确的与温度相对应的电压值,关于比较部分可以选用比较器LM339构成窗口比较器,再利用滑动变阻器来调节上下限电压,将输出电压值与设定的电压值进行比较来控制三极管,以达到使绿色和红色二极管根据不同温度亮灭的目的。

同时也将第一部分输出的电压值在比较部分进行比较来控制继电器以达到控制外电路的目的。

通过对电路设计要求的全面考虑,使用LM324比较容易实现第一部分的功能,同时为了方便电路的调试,热敏电阻可以使用150欧姆的滑动变阻器代替,至于继电器和外部电路,可以用发光二级管将其代替,用发光二极管的亮灭来表示其是否对容器内的水加热,这样设计电路既可以节省电路板的使用空间和成本,而且可以有效的方便的调试工作[8]。

三.单元电路设计3.1温度检测电路电路结构及工作原理图1如图1所示桥式温度测量电路,检测元件可采用铂电阻Pt100作为温度传感器,运放要选择输入电阻较大的,Pt100的阻值与温度之间的关系为R=R0(1+At+Bt×t) 式中,t为摄氏温度;R0为t=0时的阻值;A、B为常数。

由于此电路控制精度并不是很高,因此可以将二次项忽略,这样,铂电阻与温度之间的关系变为R=100Ω+Ω/℃t 式中,100Ω为Pt100在0℃时的阻值。

为使运放在静态时两输入端平衡,令R1=R3,R2=R4。

图1如果设A3的输出为U0,则有U1=5×[(100Ω+Ω/℃t)∕(2100Ω+Ω/℃t)]VU2=5×(100Ω/2100Ω)VU0=(U1-U2)R2/R1=K(U1-U2) (其中K=R2/R1)=5K×[(100OΩ+Ω/℃t)/(2100Ω+Ω/℃t)-100Ω/2100Ω]V≈5K×Ω/℃t /(2100Ω+Ω/℃t)≈5K×2100令t=100℃时,U0=5V,则K=,故有R2/R1=,取R1=Ω,则有R2=Ω,故有R1=R2=Ω,取R2=R4=300KΩ。

工作原理是当铂电阻阻值改变时,会给运放部分一个较小的电压,这个电压再经过运算放大器放大后输出一个电压信号,此电压信号是随铂电阻阻值变化即温度值而变化。

这个输出电压为后面的比较电路提供一个比较值,从而控制显示电路和加热电路。

电路仿真图2图2则为在设计软件下仿真的截图,在末端可以加装电压表,调节滑动变阻器可以使输出电压改变,于是可以得出其已经具备将温度值转变为电压信号的能力[3]。

用滑动变阻器代替热敏电阻,调节滑动变阻器模拟热敏电阻阻值随温度的变化,由公式R=100+Ω可以得30℃、40℃、50℃、70℃ 80℃以及低于30℃和高于80℃水温对应的滑动变阻器的阻值,从而控制输出电压。

、元器件的选择及参数的确定为了获得比较高的测量精度,电阻可以选用1%的五环金属膜电阻;或者采用电位器调节得到两只匹配的300k电阻,使阻值尽可能实现匹配,提高电路的共模抑制比,A1和A2要选择输入电阻较大的运算放大器,如TL082,A3要选择精度较高的,输入电阻较大,共模抑制比较高的运算放大器,如OP07,LF412等[6]。

比较/显示电路电路结构及工作原理图3图3为比较/显示电路,其中A4,A5两个运放构成窗口比较器,连接两个滑动变阻器,通过调节电位器来设定40℃和70℃相对应的电压值。

假设UR1和UR2分别对应40℃和70℃水温,则UR1和UR2可通过调节电位器R1和R2设定。

另一方面,UR1和UR2实际大小可通过实验测得。

对水加热,使得在水温为100℃时测温电路输出电压为5V,然后测得水温为40℃时A3输出电压UO即为UR1,水温为70℃时的输出电压即为UR2。

显示电路由两个三极管和红、绿发光二极管及其电阻组成。

当UR2>U0>UR1时,即水温在40度到70度之间时,窗口比较器输出为高电平,绿发光二极管点亮,红发光二极管熄灭,指示水温正常。

否则绿发光二极管熄灭,红发光二极管电亮,处于报警状态。

电路仿真图4电路仿真如图4所示当U0在UR1和UR2之间时即水温在40℃和70℃之间,绿发光二极管点亮,表示水温正常。

在U1和U2的范围外时亮红灯,因此符合要求。

元件的选择及参数的确定此部分为了比较电压大小运放可以选取LM339,两个电位器可以选10k大小,运放的电压为正负12v,滑动变阻器的上边电压接5v,两个三极管使用2sc1815,构成驱动电路,更重要的一点两个比较器还需要两个的上拉电阻以保证三极管的正常运行。

、温度控制单元电路电路结构及工作原理图5如图5所示控制电路由两个LM339运放,晶体三极管,电位器,继电器,加热器及电阻组成。

通过调节电位器来改变电压,从而控制加热器。

设UR3和UR4分别对应50℃和60℃的水温,则UR3和UR4可通过调节电位器来设定。

另一方面,UR3和UR4的大小可通过实验测得。

利用加热电路对水进行加热,使得水温为100℃时测温电路输出电压U0为5V,然后测得水温为50℃时测温电路输出电压U0即为UR3,水温为60℃时测温电路输出电压U0即为UR4。

当U0<UR3时,即水温小于50度,两个继电器常开触点闭合,加热器H1和H2都工作。

UR3<U0<UR4时即水温在50到60度之间,继电器K2的常开触点闭合,加热器H2工作,H1断开。

当U0>UR4时两个继电器都断开,两个加热器都停止工作[5]。

温度控制单元仿真电路图6[2]由图6仿真电路可得当U0的电压小于3v且大于时只有一个加热电路工作,当U0小于时,两个加热电路都会工作,当电压U0大于3v时两个加恩电路将会停止工作。

上图为大于3v时的仿真图。

由仿真图可以看出,水温小于50℃时,两个加热器同时对水进行加热;水温在50℃和60℃之间时,只有一个加热器工作;水温高于60℃时,两个加热器都停止加热。

因此电路设计符合题目要求。

电源部分图7[2]如图7所示直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波、稳压电路等四部分组成。

电源变压器是将交流电220V的电压变为所需要的电压值,然后通过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。

由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波,必须通过滤波电路加以滤除,从而得到平滑的直流电源。

稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时,维持输出直流电压稳定[7]。

滤波电容为C1、C2选用较大值电容,要求不高的地方可以选用较小的电容;且选用三端集成稳压器来输出稳定的直流电源;整流电路采用桥式连接方式[4]。

四.系统仿真[2]仿真截图图8由电压表读数v可知其电压在v和2v之间的检测电路故应该亮绿灯,也在3v在之间,故只有一个加热电路工作。

进行系统仿真时,用滑动变阻器代替热敏电阻,在控制电路部分用两个发光二极管代替继电器和加热器。

当两个发光二极管同时发光,则表示两个加热器同时工作;有一个发光则表示一个加热器工作;两个均不发光则两个加热器都关闭[6]。

结论通过仿真软件对所设计的电路进行仿真,其结果与电路要求相符合。

再通过电路板的焊接及其调试,能完全实现电路功能。

用滑动变阻器模拟热敏电阻,调节滑动变阻器来改变输出电压,再利用比较器与设置温度值对应的电压值进行比较,从而对后边电路进行控制。

水温小于40摄氏度时,红色发光二极管发出报警信号且H1和H2两个加热器同时加热;水温在40至60摄氏度之间时,绿色发光二极管指示水温正常,且一个加热器工作,另一个加热器关闭;水温在60到70摄氏度之间时,绿灯亮且两个加热器都停止工作。

显示电路和加热电路完全按照测温电路的温度变化而有规律的变化,满足设计要求。

致谢电子技术综合训练为我们提供了一个理论与实践相结合的平台,使我们从掌握单纯的理论知识到学会用理论知识分析解决问题,通过这两周时间的努力学习,通过老师和同学的帮助顺利完成老师布置的任务,同时这次训练也使我们的知识更加丰富,而且开拓了我们的思维,培养了独立实践、创新精神。

参考文献[1]《模拟电子技术基础》北京:高等教育出版社董诗白[2]《电子技术实验与课程设计(第三版)》北京:机械工业出版社毕满清[3]《电子线路设计、实验、测试(第二版)》北京:高等教育出版社谢自美[4]《模拟电子技术基础》北京:高等教育出版社康华光[5]《数字电子电路毕业设计指导》电子工业出版社陈有卿[6]《电子电路实践及仿真(第一版)》北京:清华大学出版社路勇.[7] 《数字电路与数字电子技术(第一版)》西安:西北工业大学出版社岳怡.[8]《电子技术基础——模拟部分》高教出版社康华光~。

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