空调温度自动控制器最终版.doc

空调温度控制器

课程设计报告

目录

引言 (1)

第一章设计目的 (1)

第二章设计任务与要求 (2)

第三章方案设计与论证 (2)

1 方案一 (2)

2 方案二 (2)

3 方案比较 (3)

4 方案详细介绍 (3)

第四章电路工作原理及说明 (4)

1 温度信号采集模块工作原理 (4)

2温度信号处理与控制模块工作原理 (4)

1 LM324运算放大器功能介绍 (4)

2 LM324功能测试及信号处理 (5)

4 CD4011 芯片功能介绍 (7)

3 电机控制模块工作原理 (8)

第五章电路性能指标的测试 (9)

1 温度信号采集模块性能测试 (9)

2 双限比较器输出信号性能测试 (9)

第六章结论与体会 (10)

结论 (10)

体会 (11)

展望 (11)

第八章参考文献 (12)

附录Ⅰ元器件清单 (12)

附录Ⅱ整体电路原理图 (1)

引言

十九世纪末、二十世纪初，电子技术开始逐渐发展起来，并成为一项新兴技术。它在二十世纪发展最为迅速，应用最为广泛，并且成为了近代科学技术发展的一个重要标志。第一代电子产品以电子管为核心。四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。

随着科学技术的迅猛发展，电子控制电路在日常生活中有了更为广泛的应用，各种报警专用集成电路、语音／音效集成电路、传感器的不断推出，一些新颖实用的报警器、警示器电路已广泛应用于家庭生活、工农业生产、交通、机动车、通信和防盗、防灾等领域。

目前空调机已经广泛地应用于生产、生活中。而此类家电越来越趋于轻巧型。微型单片机系统以其体积小、性能价格比高，指令丰富、提供多种外围接口部件、控制灵活等优点，广泛应用于各种家电产品和工业控制系统中，在温度控制领域的应用也十分广泛。

随着能源的日趋减少，大气污染愈加严重，节能已是一个不容忽视的问题。众所周知，空调正朝着节能、舒适、静噪于一体的方向发展。鉴于这些方面的综合考虑，设计一种可以实现温度自动控的空调机，将会在节能方面有有新的突破，也必将会取代传统的靠人工实现的温度控制的空调机。通过巧妙的设计和安装可实现美观典雅和舒适卫生的和谐统一，是国际和国内的发展潮流。可以预料，下个世纪的节能空调将会以更快的步伐向前发展。其应用的范围将极为广阔，极大地方便了人们的工作和生活。可以说节能空调将是未来一种新的发展趋势。

电子控制设备中的电路都是由基本功能电路构成的。该课题涉及到模拟电子线路、Multisim软件仿真,数字电子应用等。方案实行中应用电阻分压、运算放大器、三极管控制开关以及继电器电路等。该课题目的是要设计空调温度控制电路，能够控制负温度系数的热敏电阻所在环境内的温度，当空调运行时和空调停止工作时分别由LED1和LED2指示。所设计的电路结构简单、成本低、易于操作、使用寿命较长；采用LED作指示灯，并且控制空调在设定的温度范围之外工作,LED指示灯具有结构简单、寿命长、耗电省、美观鲜艳、易于识别等特点。

第一章设计目的

1 了解并掌握运算放大器的工作原理和使用方法及其注意事项

2 学会查阅元器件资料,辨别元器件,检查并测试元器件

3学会绘制电路图并组装电路,调试电路.

4 熟练掌握各种基本仪器的使用

5 学会并熟练掌握电路仿真软件的使用(Multisim等)

第二章 设计任务与要求

1 使用模拟电子元件设计一个空调温度控制器,并能显示空调的运行和静止状态.

2 电路简单,元器件经济,使用寿命长.

3 电路布局合理,焊接完美.

第三章 方案设计与论证

根据设计任务与要求,我们可以将空调温度控制电路分成以下几个模块,如图1所示,它是由温度信号采集模块,温度信号处理模块,温度控制模块,电机控制模块组成.这样做,使得我们的设计思路更加清晰,也为我们修改电路提供方便.

图1温度控制电路基本框架

通过搜集资料分析,我们找到了两个解决方案,下面我们将对这两个方案的优缺点进行阐述:

1 方案一

使用感温效果较好的热敏电阻进行温度感应，当周围温度变化时，

引起电阻阻值发生变化，进而导致输入到555元件的电压发生变化，式555输出电压发生变化，使相应的二极管发光，相应的设备进行工作。如图2.

图2 利用555芯片处理信号框架图. 2 方案二

利用热敏电阻进行温度测量，当环境温度变化时，热敏电阻的阻值也发生变化，直接导致分压变化，进而使运算放大器构成的双限比较器的输入电压发生变化，经过比较之后产生两个大小不同的电压进入RS 触发器，并由RS 触发器经过判断后,输出端输出一个信号传递

给三极管,控制电机是否工作.如果RS触发器输出高电平,则三级管导通,电机开始工作,RS触发器输出低电平,则电机停止工作. 工作框图如图3所示

图3 利用分压电路处理信号框架图

3 方案比较

与方案二相比，方案一需要用较为复杂的元件，如555电路,需要多种不同电压的电源,虽然它也能起到比较电压的作用，但是需要的条件比较苛刻，利用率比较低，并且效果不好，基于以上多种原因，选择方案二，因为控制相当简单，原理易于理解，操作方便易行，如果出现异常，还可以简单的进行修改就会达到维修的目的，最重要的是它的性价比较高。

4 方案详细介绍

如图4，该电路利用由运算放大器构成的双限比较器，控制室内的最高温度以及空调开启的温度。当空调接通电源时，由R2和R3及RP1微调电位器对直流电源分压后给IC1的同相输入端一个固定基准电压。

图4 空调温度控制器电路图

由温度调节电路RP2、R5及R4对电源分压的微调电位器RP2调整后输出一个设定温度电压给IC1-2的反相输入端，这样就由IC1-1组成开机检测电路，由IC1-2组成关机检测电路。当室内的温度高于设定温度时，由于负温度系数热敏电阻R t和R3的分压大于IC1-1的同相输入端和IC1-2的反相输入端电压，IC1-1输出低电平，IC1-2输出高电平。由IC2组成的RS触发器其输出端输出高电平，使三极管导通，VD2(R)点亮，继电器吸合，其常开触电闭合，接通压缩机电动机电路，压缩机开始制冷。

当压缩机工作一定时间后，室内温度下降，达到设定温度时，温度传感器阻值增大，使IC1-1的反相输入端和IC1-2的同相输入端电位下降，IC1-1的输出端为高电平，而IC1-2的输出端为低电平，RS触发器的工作状态翻转，其输出为低电平，从而使三极管截止，VD3(G)点亮，继电器停止工作，常开触点被释放，压缩机停止运转。

热敏电阻

改变电压

双限比较

器比较电

压

三极管控

制通断

电机工作

控制