《《模拟电子技术基础》课程设计说明书水温控制系统的设计与制作》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《模拟电子技术基础》课程设计说明书水温控制系统的设计与制作（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 电子0803班 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 水温控制系统的设计与制作 初始条件： 可选元件：温度传感器、继电器、集成运算放大器、电容、电阻、电位器若干、二极管以及发光二极管、三极管、直流电源12V。可用仪器：万用表。要求完成的主要任务: （1）设计任务根据技术指标和已知条件，选择合适的温度传感器、选择合适的继电器或晶闸管。完成对水温控制系统的设计、装配与调试。（2）设计要求 设计制作可以测量和控制温度的温度控制器测量和控制温度范围：580，控制精度：1，控制对象：双向晶闸管或继电器，晶闸管或继电器触点连接：一组转换接点（市电220V/5
2、0Hz/2A）。 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真） 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。时间安排：1、 2010 年1月19日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。2、 2010 年1月20日 至2010年1月21日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。3、 2010 年1月22日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 武汉理工大学模拟电
3、子技术基础课程设计说明书目 录摘 要I1 绪 论12 设计内容及要求22.1 设计的目的和主要任务22.1.1 设计目的22.1.2 设计任务及主要指标22.2 设计思想23 选定方案的论证及整体电路的工作原理33.1 选定方案的论证33.2 稳压电路的设计43.2.1 电路原理方框图43.2.2 电路工作原理44 单元电路的设计与元器件选择54.1 电源电路54.2 温度传感器54.3 继电器64.4 比较器74.5 放大器85 程序流程图106电路安装与调试116.1 电路安装116.2 电路调试117课程设计心得体会12参考文献13附录 元件清单14附录 整体电路图15摘 要模拟电子技术
4、课程设计对所学的基础理论知识是一次实践检测的过程。为了实现水温控制，我制作了一个水温控制电路。该系统由LM35温度传感器、放大器、比较器和继电器组成，可以实现温度的测量以及对580之内的温度进行控制。首先由温度传感器进行温度-电流的转换，经放大器放大，然后与设置好的温度进行对比，通过发光二极管的状态来判断所测的温度与设定的温度的大小关系，最后通过继电器的动作达到对温度的控制。关键词：温度传感器、比较器、继电器。Abstract Analog Electronics Technology Course Design on the basis of theoretical knowledge le
5、arned in practice is a test process. In order to achieve temperature control, I created a temperature control circuit. The system consists of LM35 temperature sensor, amplifier, comparator and relay the composition, temperature measurements can be achieved as well as within 5 80 temperature control.
6、 First, the temperature from the temperature sensor - current conversion, amplification by the amplifier, and then the temperature and setting a good contrast to the state through the light-emitting diodes to determine the measured temperature and set the size of the temperature, and finally through
7、 the relay action to achieve temperature control. Key words: Temperature sensors, Comparators,Relays.151 绪 论随着科学技术的飞速发展，电子技术已广泛应用于国防、交通、科技及工农业生产等各个领域，它与人们的工作和生活息息相关。因此，只有掌握电子技术的基本知识和实用技能，才能适应高速发展的信息时代。现代电子技术的快速发展,数据的采集与处理广泛地应用在自动化领域中。在生活或工业领域中，我们常看到某些特定场合或某些特殊的装置环境温度，须控制在一定范围内，或保持恒定，实现该功能的电路就是温度控制装置
8、。水温控制系统设计的形式方案很多。此设计所采用的电路设计方案是由水温监测电路，水温范围测量电路，电阻丝开关电路，以及电源电路组成。水温监测电路是采用温度传感器将温度信号转化成电信号。而水温范围测量电路是采用比较器，其中电路中采用集成运放电路。而电阻丝开关电路是由三级管和继电器组成。这样通过温度信号转化成电信号与基准电压进行比较来输出电压信号，控制继电器的开关来控制外电源，是否对水进行加热，以次来控制水的温度，使其符合预定的温度。其总体流程图如图1所示。图1-1 水温检测电路现代社会的电子科技的日新月异，这就要求我们独力思考，理论联系实际，并且发挥我们的创新意识，此次模电课程设计为我们提供了良好
9、的实践平台，也为我们走向社会提供了良好的基础。我们通过此次设计能将学到的理论知识应用于实际，不仅能巩固书本上的知识，而且要求我们独立查阅资料，设计电路，焊接电路板，培养我们独立思考的能力。我希望自己能够充分利用这次机会，更加深刻的了解课本上的知识，以及培养自己的动手操作能力。2 设计内容及要求2.1设计的目的及主要任务2.1.1设计的目的（1）通过对温度控制电路的设计、安装和调试了解温度传感器的性能，学会在实际电路中应用；（2）进一步熟悉集成运算放大器的线性和非线性应用。2.1.2 设计任务及主要技术指标（1） 设计制作可以测量和控制温度的温度控制器测量和控制温度范围：580，控制精度：1，控
10、制对象：继电器，继电器触点连接：一组转换接点（市电220V/50Hz/2A）。（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并 画出总体电路原理图，阐述基本原理。（选做：用PSPICE 或EWB 软件完成仿真）（3） 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。2.2设计思想整个电路通过温度检测系统对温度信息进行检测、提取，送至处理系统，进行与预设温度的比较，然后将比较结果送至电路的控制系统，控制系统对结果做出反应，或加热或停止加热，以此来达到将水温控制的目的。本课设电路中应用温度传感器将温度信息转换为数字电信号，在由单片机换算处理后，并与预先设定的温度值相比较，然后将
11、结果转化为高低电平并送至继电器控制部分以达到控制电路的目的，同时单片机将温度信息送至液晶屏，使其实时显示水温。而本实验的重点在于水温的检测，因为它决定了电路是否可以准确的达到自动控制作用。3选定方案的论证及整体电路的工作原理3.1 选定方案的论证以LM35温度传感器温度检测部分，集成运放为水温处理器，继电器为执行部分的水温控制电路。该电路通过温度传感器采集温度信号，再由LM324 运放将微弱的电信号放大，送至比较器。若信号大于同向端电位，则比较器输出低电平-UTH，从而驱动继电器常闭引脚断开，加热装置停止加热；若信号小于同向端电位，则比较器输出低电平+UTH，从而使继电器常闭引脚闭合，加热装置
12、开始加热。比较器的同向端电位即为所控制的温度。图3-1水温控制系统电路图3.2 整体电路的工作原理3.2.1电路原理方框图图3-2水温控制系统原理框图3.2.2电路工作原理 本电路由温度传感器、温度设置、数字显示（万用表电压档）和输出功率级等部件组成。温度传感器的作用是把温度信号转换为电流或电压信号。信号经放大后万用表显示其温度值，并同时送入比较器与预先设定的电压（对应控制温度点）进行比较，由比较器输出电平高低变化来控制执行机构（继电器）工作，实现温度自动控制。4单元电路的设计计算，元器件选择4.1电源电路一个完整的系统往往有自己的独立电源，故在水温控制系统中加入了独立电源。本系统采用的电源为
13、+12V和-12V的直流电压。加热电源可以用市电220V的交流电，但考虑到方便和安全性，本次实验直接用吹风机代替加热装置对温度传感器进行加热，从而模拟水温形同的控制。4.2温度传感电路此处采用的是LM35温度传感器，其输出的电压线性的与摄氏温度成正比。因此，LM35比按绝对温标校准的线性温度传感器优越的多。LM35输出电压与摄氏温度一一对应，使用极为方便。灵敏度为10.0mV/,精度在0.4至0.8（-55至+150温度范围内），所以可以满足此次实验的温度测量和控制。再者，LM35具有低输出阻抗，线性输出和内部精密校准使其与读出或控制电路接口简单和方便。图4-1温度传感器电路示意图4.3继电器
14、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，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。图4-2继电器电路图部分4.4比较器首先，集成运算放大器的同相输入端的电压输入由电阻分压提供。调节电位的旋钮，可以再0至8V任意设置一电压值作为设定电压，然后与经放大后的电压（温度传感器输出的电压放大后的输出级）进行比较，若放大电压比设定电压大，则放大器输出为负电压，此时发光二极管不发光；若放大电压比设定电压小，则放大器输出为正电压，此时二极管发光。图4-3比较器电路图4.5放大器该放大器为典型的电压并联负反馈放大器，具有稳定输出电压的作用，同时能提高增益稳定性。图4-4放大器的电路5 程序流程图调节电位器设置温度开始温度传感器将温度转化为电信号运放对信号放大十倍比较器对两端电位进行比较通过控制发光二极管通断再控制继电器工作控制电热丝是否加热6电路安装与调试6.1 电路安装在系统的学习了模拟电子技术知识之后，再通过查阅相关资料。我设计出了水温控制电路
