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1、目 录1.概述21.1 摘要 21.2 课程设计主要内容 21.3 简易纯洁水加热控制电路技术要求 21.4 设计方案 22系统硬件设计 42.1 电源电路局部42.2 水温监测局部52.3 电压比拟局部62.4 加热控制局部72.5 工作状态显示局部72.6 元器件清单9结论与展望11参考文献12附 录 简易纯洁水加热控制电路总电路图 13 1.概述1.1 摘 要本方案的主要目的是制作一个简易的纯洁水加热控制器。该电路主要由电源电路、水温监测及水温范围测量和比拟控制电路手动控制与自动控制电阻丝加热电路和装置工作状态显示电路等几局部构成。电源电路的功能是通过变压器、整流、滤波电路把电网220V
2、交流电转变为能供装置正常工作的直流电。水温监测电路和水温范围测量电路主要由温度传感器AD590构成测温系统。其原理是将温度信号转变为电信号，从而将此电信号与参考信号通过比拟器比拟来实现对加热电阻丝的控制和装置工作状态的显示电路。显示电路是通过逻辑运算来控制发光二极管是否发光来判断其工作状态。1.2 课程主要内容 阅读相关科技文献。 学习Protel软件的使用。学会整理和总结设计文档报告。 学习如何进行文件检索和查找数据手册及相关参数。1.3 简易纯洁水加热控制电路技术要求 要求电路能够检测纯洁水的温度T。 要求电路能够通过两根电阻丝实现对加热的控制，具体情况如下：l T50时，两根电阻丝都工作
3、，电路处在加热状态；l 50T100时，只有一根电阻丝工作，电路处在保温状态；l T100时，两根电阻丝都不工作，电路完成加热。 要求电路设置一个按键，此按键能够起到快速加热的作用，即按键按下后，当50T100时，两根电阻丝都工作。 要求电路能够显示加热的各种状态。1.4 简易纯洁水加热控制电路设计方案简易纯洁水加热控制电路的初步总体框图如图11所示。它是由水温监测电路、电压信号比拟、加热控制电路和显示电路5局部组成的。水温监测电路电压信号比拟器显示电路加热控制电路图1-1 简易纯洁水加热控制电路的初步总体框图 2系统硬件设计2.1 电源电路局部图21 电压转换图电源电路的原理图如图21所示。
4、电路直接从电网供电，通过变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成+12V的直流电压。电路中变压器采用常规的铁心变压器，电源变压器将220V电网交流电压变为19V的交流电压。整流电路采用二极管桥式整流电路，整流电路将19V交流电压变为19V脉动的直流电压。C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端小电流正稳压集成电路来实现。其中C1和C4的主要作用是滤波；C2是输入电容器，其作用是改善纹波和抑制输入的过电压；C3是输出电容器，其作用改善负载的瞬态响应，使输出电流更加平滑。并联的二极管的作用是在电路出现输入短路时为电容C4提供放电通路，以保护集成稳压器。稳压电路
5、去除了电网波动及负载变化的影响,从而保证了12V输出电压的稳定。其中涉及的主要元件有变压器、整流桥二极管、三端小电流正稳压集成电路等。下面主要介绍两个：a) 整流桥工作原理： u2正半周时: D1 、D3导通， D2、D4截止 u2负半周时：D2、D4 导通， D1 、D3截止主要参数：输出电压平均值：UL=0.9V2输出电流平均值:IL= UL/RL =0.9V2 / RL 流经每个二极管的平均电流：ID=IL/2二极管承受的最大反向电压：VRM =1.4 V2b) 三端小电流正稳压集成电路图22 LM78系列集成电路外形与应用a外形 (b)应用电路主要参数：输入电压：最小值、典型值和最大值
6、都是19V输出电压：最小值11.5V、典型值12V、最大值12.5V静态工作电流：8mA纹波抑制比：552.2 水温监测局部该局部主要由温度传感器AD590构成测温系统。AD590是一种电压输入、电流输出型集成温度传感器。如图23是AD590的封装形式和根本应用电路。它的测温范围为-55150,非线性误差在0.30，其输出电流与绝对温度成正比，温度每升高1K(K为开尔文温度),输出电流就增加1uA。所以其输出电流I=(273+T) uA。本次设计中串联的电阻采用10K，所以输出电压V+=(2730+10T)mV。AD590的电源电压范围为430 V，可以承受44 V正向电压和20 V反向电压，
7、因而器件即使反接也不会被损坏，且元件价格廉价，因而使用AD590来测温。图2-3 AD590的封装形式和根本应用电路2.3 电压比拟局部该局部主要是通过电阻R1、R2、R3、R4组成的分压电路，由+12V直流电压源提供电压，得到的V1,V2作为参考电压，通过比拟器与AD590所测得的电压V3比拟，来判断比拟器导通与否，从而得到C1，C2。图2-4即为电压比拟原理电路。R1R2R3R4245312C1A312167C1B+12+12GND-12+12-12V1V2V3C1C2图2-4 电压比拟原理电路由AD590构成的测温系统中，当水温为50时，V3的电压是3.23V，当水温为100时，V3的电
8、压是3.73V。所以可以把参考电压V1、V2分别设为3.23V、3.73V。再选R1、R2的阻值分别为10 K，通过计算可以得到分压电阻R3、R4的阻值分别为3.69 K、4.51 K。当T50时,那么V3V1，V3V2，两个都导通；当50TV1，V3100时,两个都不导通。2.4 加热控制局部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。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触
9、点与静触点常开触点吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点常闭触点吸合。这样吸合、释放，从而到达了在电路中的导通、切断的目的。由电压比拟电路结果和继电器的工作原理后，进一步分析得到以下结论：当T50时,那么V3V1，V3V2，两个都导通，开关在附录二图中开关的3位置，继电器的电流线圈中有电流流过，致使继电器K1开关闭合，电阻丝R8工作,同理电阻丝R9也工作；当50TV1，V3100时,两个都不导通，继电器K1、K2开关都断开，两个电阻丝都不工作。除自动控制外，也可以通过按键来起到快速加热的作用，即按键按下后，当50T100时，开关
10、从3接到2上，从而两根电阻丝都工作。2.5 工作状态显示局部该局部电路主要是通过二极管的发光与否来观察简易纯洁水加热控制电路的工作状态。图2-5为简易纯洁水加热控制电路的工作状态显示电路。经过分析可得出如下结论：当T50时,那么V3V1，V3V2，两个都导通，即输出高电平，再进行逻辑运算可判断D1指示灯亮，D2、D3不亮；当50TV1，V3100时,两个都不导通，所以C1 、C2都是低电平，进行逻辑运算可判断D3指示灯亮，D1、D2不亮。图2-5 简易纯洁水加热控制电路的工作状态显示电路该电路中所应用的门电路由74LS00提供。经查数据手册知74LS00是由四个相同的与非门构成的集成电路。其引
11、脚排列如图2-6所示。它的功能表如图2-7所示。它的功能表如表2-1所示。工作参数如表2-2所示。其封装形式如图2-8所示。表 2-1 功能表输入A输入B输出L 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0图2-6 74LS00引脚排列图表2-2 74LS00参数表符号参数最小值典型值最大值单位VCC电源电压4.7555.25VVIH输入高电平电压2-VVIL输入低电平电压-0.8VIOH输入高电平电流-0.4mAIOL输入低电平电流-8mATA工作温度0-70图2-8 封装形式2.6 元器件清单序号元件名称元件规格数量1 变压器变比K约等于12 1 2 整流桥四个二极管 1 3 电容0.1
12、uF 1 4 电容 1000uF 1 5温度传感器 AD590 1 6三端小电流稳压电源78LM12 1 7比拟器 a741 2 8单刀双掷开关 86型 1 9电流继电器SPST 2 10 电阻丝500W 1 11电阻丝 1000W 112集成芯片74LS00四个与非门 213发光二极管 PN型 3 14电容 0.33uF 2 15电阻 10K 216电阻 3.69K 1 17电阻 4.51K 1 18电阻1K 3结论与展望通过为期一周的课程设计，我对此有了一定的了解和认识，也激发了我对电子设计的兴趣，虽然时间很短，但却给了我很多启示。首先，我感觉过去所学的知识无法再设计中展示出来，感觉过去所
