简易温度控制器制作0000

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1、电子技术综合训练设计报告题目：简易温度控制器制作姓名：雷锋学号：雷锋班级：雷锋同组成员：雷锋指导教师：雷锋日期：雷锋摘要本设计是为了做一个简易温度控制器，其可分为三大部分：测温 电路，比较/显示电路 ，控制电路。测温电路将温度信号转换成电压 信号，采用热敏电阻根据温度的变化来引起电压的变化。比较/显示 电路将转换后的电压信号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，输出高或输出高或低电平通过LED灯显示温度状 态。控制电路也是将转换后的电压信号过比较运算放大器与设置的温 度值对应的电压进行比较，输出高或输出高或低电平控制加热装置， 从而控制温度。关键词 ：温度检测，信号转换，比较，

2、显示，控制。目录一、设计任务和要求41.1 设计内容41 . 2技术要求：4二、系统设计 52 . 1系统要求 52 . 2设计方案 52. 3系统工作原理6三、单元电路设计 73 . 1温度检测单元电路 73 . 2比较显示电路 93 . 3温度控制单元电路 113. 4电源单元电路11四、系统仿真 14五、电路的安装、调试与测试 175.1 电路安装175. 2电路的调试175 . 2系统功能及性能测试 17六、结论 19七、参考文献 20八、总结体会和建议 21附录、设计任务和要求1.1设计内容设计并制作一个温度监控系统，用温度传感器检测容器内水的温度，以检 测到的温度信号控制加热器的开

3、关，将水温控制在一定的范围之内。1.2 设计要求：1、当水温小于50C时，H1、H2两个加热器同时打开，将容器内的水加热，；2、当水温大于50C，但小于60C时，H1加热器打开，H2加热器关闭；3、当水温大于60C时，H1、H2两个加热器同时关闭；4、当水温小于40C,或者大于70C时，用红色发光二极管发出报警信号；5、当水温在40C70C之间时，用绿色发光二极管指示水温正常；6、电源：220V/50HZ的工频交流电供电。（注：直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室稳压电源 调试）7、按照以上技术完成要求设计出电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim 或 OrCAD/Pspic

4、eAD9.2 进行必要的仿真，用万用板焊接元器件，制作 电路，完成调试、测试，撰写设计报告，。发挥部分：1 、提高温度采集及控制精度；2、其他恰当功能；二、系统设计2 .1系统要求系统主要要求将温度信号转化为电压信号，再将其转化为控制信号，从而对 外部加热电路进行控制，从而自动的调节水温，电路的细节要求如下：1、当水温小于50C时，H1、H2两个加热器同时打开，将容器内的水加热，；2、当水温大于50C，但小于60C时，H1加热器打开，H2加热器关闭；3、当水温大于60C时，H1、H2两个加热器同时关闭；4、当水温小于40C,或者大于70C时，用红色发光二极管发出报警信号；5、当水温在40C70

5、C之间时，用绿色发光二极管指示水温正常；2 . 2 设计方案图1由上面的拓扑图可以得出本温控系统主要为三部分组成，分别是测温部分、 根据所测量的温度与给定值进行比较部分，比较后的得出的信号返至加热部分， 得以让加热部分调控水温，达到对水温控制的目的。同时也反应到显示部分，让 其正确的表达温度的状态。2. 3 系统工作原理想要让系统正常稳定的工作，必须要有一个关于温度的准确信号值，为 了使信号输出误差很小，可以选用桥式测压电路，这样可以得出稳定的与温度相 对应的电压值，关于运放的的选用可以使用lm 3 2 4或者TL 0 8 2，关于比 较部分可以选则滑动变阻器来调节上下限电压，通过电压的不同来

6、开关三极管， 以达到使绿色和红色二极管根据不同温度亮灭的目的。同时也可根据第一部分输 出的电压通过运算放大器的放大来控制继电器以达到控制外电路的目的。通过对 电路的通盘考虑，使用 lm324 比较容易实现第一部分的功能，同时根据采购的 局限，正热敏电阻可以使用 150 欧姆的换东变阻器代替，至于继电器和外部电路， 可以用二级管将其代替，用二极管的亮灭来表示其是否正常工作，这样安排可以 节省电路板的使用空间，而且可以有效的方便的调试工作。三单元电路设计3.1 温度检测单元电路3.1.1 电路结构及工作原理图2如上图所示桥式温度测量电路，检测元件可采用铂电阻运放要选择输入电阻 较大的运算放大器，其

7、共模抑制比必须高一点以保证运放的精度,为了使运放两 输入端平衡，两个5.6k的店主要尽量相等，K=5.6k/R2.U=K(U1-U2),工作原 理是当铂电阻电压改变的时候会给运放部分一个电压差，这个电压差再经过以上 的规律放大后可以数去一个电压信号，此电压信号是随温度变化而正比变化的， 这也为后面的比较电路提供了信号源。3.1.2 电路仿真VCC 5VVDD 12V2kD 2kQ4200S0%Key=AVDDU1AVEE T VEE-12 VR5W-5.6kDD各 1:.:03R8300dnVEE12VVDDVEEVDD 12VVDD 12VVDDU2A 5TL082CD-V6 65.6kD3

8、00kQVEEVEE-12 V图3上图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的将温度信息转变为电压信号 的能力，在阻值的选取也符合现实采购的的要求。3.1.3、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，尽可能实现匹配，提高电路的共模 抑制比，Al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。3.2 比较显示电路3.2.l 电路结

9、构及工作原理图4正如上图为比较/显示电路，其中A4,A5构成窗口比较器，假设Url和Ur2 分别对应 70 度和 40 度水温， Url 和 Ur2 实际大小可通过调节电位器测得。对 水加热，测出四十度时和七十度时的电压，将其分别置于 A5 和 A4 的电压。当 UrlU0Ur2 时，即水温在40 度到70 度之间窗口比较器输出为低电平，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。3.2.2 电路仿真图5电路仿真如上图所示当 U0 在 U1 和 U2 之间时亮绿灯，在 U1 和 U2 的范围 外时亮红灯，所以此方案可行。3.2.3

10、 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,两个三极管可以使 用2scl815,更重要的一点还需要两个3.9k的上拉电阻以保证三极管的正常运 行。3.3、温度控制单元电路3.3.1 电路结构及工作原理图6控制电路由两个运放，晶体三极管，电位器，继电器，加热器及电阻组成， 运放选用LM339，通过改变电位器来改变电压，从而控制加热器，设U2和U3分 别对应50度和60度的水温，则Ur3和Ur4分别可通过调节电位器来设定，当 U0Ur3时，即水温小于50度，继电器常开触点闭合，加热器H1和H

11、2都工作。 Ur3U0Ur4 时两个继电器都断开两个加热器都停止工作。3.3.2 温度控制单元仿真电路VCC 5VVDD 12VVDDVCC177U7A 266LLM339ADR27WW-5.1kQ2ZVCCLED3-12 VVEEVEE0SC1815VCC 5VI VCCR221kQ20R231.5kQ|0VDD 12VVDD28lM8A9AD25R24-W5.1kQVCCLED4VEE0SC1815-12V VEE图7由仿真电路可得当Uo的电压小于3v且大于2.5v时只有一个加热电路 工作，当Uo小于2.5v时，两个加热电路都会工作，当电压Uo大于3v时两个加 恩电路将会停止工作。上图为大

12、于3v时的反应。3.4电源单元电路L_M7812T; ;LHE -VREG VOUiGB11-Lil?图8图 8 为电源电路，这个单元电路可以将 220v 的交流电变为 5v,12v,-12v 的直流电，为了给后面的电路提供稳定的工作电压，并联的电阻可以滤波，防止 杂波对电路的干扰。四、系统仿真仿真截图VCC5VDD12VVCC5VWV_ CCLED2VDD12V3VDD7AAD74VDD12VVDD-12V12V VEE图9由上图的电压表读数2.57 v可知其电压在3.5 v和2 v之间的检测电路故应该亮绿灯，2.57v也在3v在2.5v之间，故只有一个加热电路工作。五、电路的安装、调试与测

13、试51 电路安装电路是通过使用焊锡将器件连接在试验板上，对于 74lm324 和 74LM339 不用使用单个的比较运算放大器，可以选用集成块将其集成，电路安装的时候首 先要注意安全，要防止电烙铁把自己和他人烫伤，还要防止将电源线的绝缘皮损 坏。器件要焊接的在有金属一面，有利于器件的正常导通，安装时部局要合理， 根据三个单元讲电路板划分为三个部分，方便一一焊接，检查。5.2、电路的调试此电路是由电子技术中的模电部分制作而成，由于共模抑制比难以稳定， 想要得到精确的值需要大量的调试，调试可以分步进行，首先可以调试温度检测 电路，调节电位器，测量 Uo 的电压是否符合计算值，如果出现了过大或者过小 的情况，则应该检测焊接中是否出现短路或者断路，排除问题后再进行下一部分 调试。在调试中要注意电源的接法，在检测部分应该注意应加装上拉电阻否则三极 管基极会承受巨大的电压会导致三极管发热甚至烧坏。在加热部分安装时要在继电器反向并联一个二极管，防止继电器中的绕组形 成环路。在后面的电路中也应该加装上拉电阻。5.3 系统功能及性能测试5.3.1 测试方法设计测试时首先要确保没有短路断路现象发生，且各器件都可以正常工作，检 测的步骤如下，首先要将调控电路和显示电路的电位器调到需