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1、摘要本设计采用的是555时基集成电路制成的温度控制器电路，通过热敏电阻将温度的变化量转化为电阻的变化量，将由于热敏电阻阻值的变化而引起的电压的变化当做IC555时基集成电路的控制指令，从而使其输出高低电平来控制电磁继电器的工作，再由电磁继电器驱动加热器来实现室内温度的调节与控制。该种电路设计具有使用元件少、制作简单等特点。容易操控并且效果明显，在实际生活中较为常见。关键词：时基集成电路；热敏电阻；控温电路；IC555；电磁继电器综述随着电力电子技术的发展，电子技术在电气设备和电气控制领域中的应用越来越广泛。恒温控制电路在现实生活中无处不在，例如：室内温度控制、禽蛋孵化恒温箱、电子设备中主机的温
2、度控制等。可见恒温控制电路的重要性。本次设计题目小室恒温控制电路设计运用所学的知识，通过查阅一些文献和资料，实现了小室的温度自动控制在所设定的温度内（T=T）,且恒定温度 T的设定在一定范围内可调，并且用灯泡模拟加热系统，在设定温度（T=-T）以下灯泡自动亮(加热)，达到（T=+T）时灯泡自动灭（停止加热）。使得室内始终保持恒定的温度。本次设计能够熟练555时基集成电路在实际电路中的应用，从而使它在这种电路中更好地发挥了其广实用的特性，达到方便快捷的目的。目录1.方案设计与分析11.1 采用集成运放电路制成的控温电路11.2 采用555时基集成电路的控温电路22.电路设计框图及功能描述22.1
3、电路设计框图22.2各系统功能描述21.电源整流系统功能22.温度检测系统功能23.温度控制系统功能33.电路原理及参数计算33.1元器件的介绍31.NE555定时器32.负温度系数热敏电阻Rt43.整流二极管44.电磁继电器45.稳压二极管53.2 各部分系统电路的原理及参数51.电源整流系统的原理及参数52.温度检测系统原理及参数63.温度控制系统原理及参数74.电路原理图84.1整个小室工作系统的温度控制电路图84.2整个设计电路的仿真图（proteus）95.课程设计体会11参考文献121.方案设计与分析对于温度控制电路有很多种，但被人广泛使用的无外乎为采用集成运放电路制成的控温电路和
4、采用555时基集成电路的控温电路，现列举出这两种电路，进行分析比较。1.1 采用集成运放电路制成的控温电路采用集成运放电路制成的控温电路的原理图如图1-1所示。它是由具有负温度系数电阻特性的热敏电阻RT为一壁组成测温电桥，其输出经测量放大器放大后由滞回比较器输出“加热”与“停止”信号，经复合管放大后控制加热器“加热”与“停止”。改变滞回比较器的比较电压即可改变温度的范围，而控温的精度则由滞回比较器的滞环宽度确定。图1-1 采用集成运放器的控温电路该电路虽然可以实现控制温度的目的，但电路结构较为复杂，所使用的元件较多，制作起来比较麻烦，而且靠滞回比较器的滞环宽度确定控温的精度，计算和控制都不灵活
5、，所以本次设计不采用这个方案。1.2 采用555时基集成电路的控温电路555时基集成电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙的结合在同一硅片上的组合集成电路。它设计新颖，构思奇妙，用途广泛，备受广大电子设计爱好者的青睐。其基本工做原理是通过改变555时基集成电路的2引脚和6引脚的电位来控制3引脚的输出电平，从而实现对电路的控制。采用这种电路进行设计，原理简单，成本低，用途广，所以本次设计采用555时基集成电路。一下内容将进一步介绍本次设计的整个过程。2.电路设计框图及功能描述2.1电路设计框图本次设计的结构框图如下所示:电源整流系统温度控制系统温度检测系统 2.2各系统功能简述1.电源整流系统功能由
6、于课题给定的环境是室内，能直接采集到的电源一定是220V的交流电，电源整流系统是将室内的220V交流电经过整流二极管将其转化为直流电，再经过稳压二极管将电流稳压至12V，为整个温控电路提供稳定的电源。2.温度检测系统功能温度检测系统是通过负温度系数热敏电阻，将室内的温度变化转化为热敏电阻的阻值变化，从而改变555时基电路的输出电平，来驱动温度控制系统工作。3.温度控制系统功能温度控制系统是通过接收来自温度检测系统的高低电平的信号，来驱动电磁继电器，电磁继电器控制加热器加热从而调节室内的温度。3.电路原理及参数计算3.1元器件的介绍1.NE555定时器555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中
7、规模集成器件。555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入1端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。图3-1 555定时器结构图1脚：外接电源负端VS
8、S或接地，一般情况下接地。 8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。 3脚：输出端Vo 。2脚：低触发端 。6脚：TH高触发端 4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。 5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。 7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。NE555定时器的引脚功能图555定时器2.负温度系数热敏
9、电阻Rt负温度系数热敏电阻Rt是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。它的测量范围一般为-10+300，也可做到-200+10，甚至可用于+300+1200环境中作测温用。电阻值和温度变化的关系式为： RT = RN expB(1/T 1/TN) RT ： 在温度 T （ K ）时的 NTC 热敏电阻阻值。 RN ： 在额定温度 TN （ K ）时的 NTC 热敏电阻阻值。 T ： 规定温度（ K ）。 B ： NTC 热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。 exp： 以自然数 e 为底的指数（ e = 2.71828 ）。3.整流二极管一种用于将交流电转变为直流电的
10、半导体器件 图3-2 电源整流电路如图3-2所示，若变压器副边输入有效值为U2的正弦电压，A点接正，B点接负。当U2为正半周时，电流由A点流入整流二极管，经过D1、R6、D3。因而负载电阻R6上的电压等于变压器副边的电压U2。当U2为负半周时，电流由D点流入整流二极管，经过D2、R6、D4。因而负载上的电压依旧等于U2。从而实现了由交流变成直流的效果。4.电磁继电器电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中。当流入继电器的电流大于其吸合电流时，电磁继电器所连接的功能电路导通。当流入电流减小到释放电流时，继电器恢复到未通电的
11、状态，电磁继电器所连接的功能电路断开。吸合电流/电压：是指继电器能够产生吸合动作的最小电流/电压。释放电流/电压：是指继电器产生释放动作的最大电流/电压。5.稳压二极管稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。 这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。3.2 各部分系统电路的原理及参数1.电源整流系统的原理及参数（1）原理：如图3-3所示，电源整流系统是由变压器T、整流二极管D2D6、电阻R1、电源指示发光二极管D3、滤波电容C1、稳压二极管D1组成。其工作原理是将小室内的220V交流电压通过变压器变压
12、，再通过整流二极管整流，进行桥式半波整流将输入电源整流为只有正半轴的直流电源。再接稳压二极管，将输出电压稳压至12V。图3-3 电源整流电路仿真（proteus）（2）参数设定由于课题设定的情景是室内，所以输入电压定为220V 50HZ的正弦交流电。因此采用变比为10：1的变压器。 型号：TRAN-2P3S整流二极管：最高反向击穿电压1000V 型号：1N4007 （4个）稳压二极管：稳定电压为12V 型号：BZX83C12RL滤波电容： 耐压值为25V的铝电解电容器 容量为2200uF 2.温度检测系统原理及参数（1）原理如图3-4所示温度检测系统由热敏电阻Rt（无法仿真，用滑动变阻器RV5
13、代替）、时基集成电路IC555、电位器RV14、电阻R2、4、电容C24发光二极管D7构成。其工作原理为，当室内的温度上升时，Rt的阻值变小，根据（5.1.1元器件介绍中）IC555的工作原理可知，Rt阻值的变小使得IC的2脚、6脚电压升高。当温度达到设定的上限值，IC的6脚电压将高于Vcc，3脚输出低电平，VL2熄灭，表明系统进入停止加热状态。此时，室内的温度又开始逐渐下降，Rt的阻值将逐渐变大，IC的2脚、6脚电压降低，当温度降至设定温度的下限值时，IC的2脚电压低于Vcc时，IC的3脚又输出高电平，使得VL2点亮，表明系统进入加热状态。Rv1 、Rv2用来控制设定温度的下限值和上限值图3
14、-4 温度检测系统仿真图（proteus）（2）参数设定热敏电阻参数： 额定阻值RN=2.5K 热敏系数B=3250 适用温度为-40150 型号：MF51-3250-252RV1和RV2可以用来调节所控制的温度的范围，RV1，现给定室内的温度要控制在1020范围内，则热敏电阻的阻值Rtmax= （温度为10时）Rtmin= （温度为20时），由电源整流系统可知，提供给温度检测系统的工作电压Vcc=12V。即Vcc=4V。当IC555的6脚的电压高于Vcc即8V时，3脚输出低电平，D7熄灭。RV1和RV2均选用多圈高精度电位器，RV1=560 RV2=1K。RV3和RV4均选用膜式可变电阻器大小均为5K。C2、C3、C4滤波电容，均选用选用独石电容器，容量为0.01uF 。3.温度控制系统原理及参数（1）原理温度控制系统是由电磁继电器和加热器组成，当IC555的3引脚输出高电平时，通过继电器的电流大于继电器的吸合电流，使得加热器开始工作，室内的温度将升高，直到温度达到所设定的上限值时，IC555的3引脚输出低电平时，通过继电器的电流小于继电器的释放电流，使得加热器与的电路断开。周而复始，使得室内的温度维持在设定的温度范围内。（2）参数电磁继电器采用
