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1、 简易浴室水温控制电路设计一.设计内容和要求.设计一个简易浴室水温控制电路。该电力能够将水温控制在一个合适的范围内，同时可以通过手动实现对水温范围的改变。（1）设计要求：1.要求电路能够通过两根电阻丝实现对水温的控制。假定水温范围为，t 为实际温度。当 tV和 输出都为低电平（ 表示运算放大器的同相输入端） 。由于 Vs、1 pV和 分别代表 t、 、 ，实际水温和水温控制范围的大小关系就确定REF221t了。其次，本电路通过迟滞比较器代替单门限比较器来防止跳闸现象的出现。迟滞比较器 的特性表达式为1U15135315/()/()(7.31)8.4TPREFVVRV （1.1） 15135/(
2、)07.3TPREFVV（1.2）由式（1.1）和式（1.2）可以得到回差范围 ，即 从高电平转化为低电平和从低1(8.4)1.TT1电平转化为高电平的分界点电压值有了 1.1V 的差别，从而可以防止跳闸现象的出现。同理，迟滞比较器 的特性表达式为2U28787278/()/()(3.6)4.7TPREFVVRV（1.3）（1.4）28278/03.6由式（1.3）和式（1.4）可求得迟滞比较器 的 之差2U2T同样具有 1.1V 的回差范围。(4.7-36 )稳压管：D1，D2 选择参数为 31mA,1W,8.2V 的稳压管电源：直流稳压电源 9V电阻：R1=(9-8.2)/31=0.026
3、 千欧分别取 R1，R2 为 10 千欧在水温监测电路和水温范围测量电路中，使用了一个四运放集成电路LM324，将它作为一个电压比较器，输出高电平和低电平的电信号。LM324 应用作比较器：当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时( 即开环状态), 理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大(实际上是很大,如 LM324 运放开环放大倍数为 100dB，既 10 万倍)。此时运放便形成一个电压比较器，其输出如不是高电平（V+），就是低电平（ V-或接地）。当正输入端电压高于负输入端电压时，运放输出低电平。与各类传感器配合使用，稍加变通，便可用于各种物理量的双限检测、短路、断路报警等。2.
4、2 电阻丝开关电路和显示电路如图 3 所示，电阻丝开关电路是由三极管电路和继电器电路构成的。电路的输入即为图 2 电路中的输出，即当 时， 和 都输出高电平；当2Pt1V2时， 输出为高电平， 输出为低电平；当 时，输出都为低电平。1t1V2Vt由于电阻丝的功能是加热，即电阻丝中通过的是大电流和大功率，因此电阻丝需要交流供电，这样一来，电路中的开关必须使用继电器电路。而一般运算放大电路的输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。由于三极管电路构成的电流放大电路是一种比较典型和简单的电路。其中 和 为限流1R2电阻，防止输入电流过大烧毁三极管。三极管为共射极电路，三极管饱和导通，可以将输
5、入电流放大 倍；当输入电压为低电平时，三极管截止，无电流通过。继电器连接三极管的集电极，当有电流驱动时，开关吸合，对应的电阻丝通电加热；当无电流驱动时，开关断开，对应的电阻丝不通电，同时继电器两端并联入二极管进行保护。显示电路如图 3 所示，通过发光二极管亮灭来表示电阻丝是否通电，同时由于继电器的驱动电流过大，需要加入限流电阻。图 3 电阻丝开关电路2.3 电路分析及原理图（1）当 时， 和 输出都为高电平；从而三极管 T1,T2 饱和导通，sREF1V12VK1，K2 都没有电流通过，继电器不被驱动，电阻丝均不通电加热。从电路的原理图以及仿真过程中可以看出，能够确定出实际的水温和水温控制范围
6、，能够达到一定的下限水温，在没有达到这个下限水温之前，两根电阻丝同时加热，使水温快速上升。当达到这个温度以后，只有一根电阻丝加热，节约能源。知道水温上升到一个上限水温之后，为防止人烫到，电阻丝停止加热。知道水温下降之后，电阻丝才再重新开始加热，如此循环加热，实现了设计的要求。四心得体会为期一周的课程设计让我学到了很多关于理论方面和实践方面的知识，让我受益匪浅。这次设计虽然遇到了许多出乎意料的问题，但在老师和同学的虚心教导下，顺利地解决了所有的问题。不仅锻炼了自己的动手能力，也从一定程度上巩固了 Proteus 仿真软件的应用，加深了对模拟电路方面知识的理解。在仿真软件 Proteus 中，首先
7、，绘制原理图，接着设置元件的各种参数，最后就要应用 Proteus 的仿真功能观察实验现象。在此期间，对电路元件参数进行了相应的修改，最后得到比较接近实际的仿真结果。在做实验的过程中，我们必须对每一个细节引起重视，尤其是在焊接的过程中，有一个环节出错，就可能导致整个实验失败，所以这次设计不仅考验了我们对知识的吸收和掌握，更重要的是考验了我们的细心和耐心。不要怕麻烦，特别是在焊接过程中，我们必须一次一次地核对接线，直至找出问题的所在。同时，在这次设计中，除了在老师的细心指导下，同学们之间的团结与互助也让我伸手感触。我深刻地体会到实践工作是一个团队的工作，团队需要我们每一个人的参议，团结的力量是无
8、穷的。这种团结的精神值得我们发扬光大。五附录 简易浴室水温控制电路元器件清单符号 类别 数目 备注R9 可变电阻 1 可变范围为 010kR1，R4，R5，R6，R8,R10，R11 10 k 7R3，R7，R12,R13 1 k 4D1，D2 稳压管 2D3, D4 二极管 IN4148 2D5,D6 LED 2T1,T2 三极管 9013 2J1,J2 继电器 EDR2H1A12 2RMF51-583 热敏电阻 1用可调范围为 0-10k 电位器替代仿真C1 470F 1C2,C4 0.1F 2C3 47F 1U1,U2 LM324 2U3 MC78L12KC 1简易浴室温度控制设计电路图
