华体会app下载入口:简易温度控制器制作

  本次课程设计的主题是做一个简易温度控制器。根据课题，制定方案，经赛选比较、分析以及所学知识，最后用纯比较运算放大器实现其任务要求。具体方法是采用Pt100热敏电阻作为温度采集，将温度模拟量转化为数字量，再利用比较运算放大器与设定温度值作比较，输出高或低电平至电路控制元件从而对控制对象来控制。整个电路分为四个部分：测温电路，比较电路，报警电路，控制电路。其中后三者为课题重点。

  方案一：利用温度传感器来采集温度，其稳定性很高，精度较高，但由于价格昂贵不经济。

  方案三：利用Pt100热敏电阻，可测量小范围的温度，变化率较大，精度较高，固有电阻较大，其Pt100阻值为：R=1000.386t(t表示摄氏温度，单位是 ,100表示0度时的电阻阻值)。且利用起始100Ω可组成桥式测量电路，符合课题要求。

  主要由4个比较运算放大器、4个有等差阻值的电阻组成。通过运放对测温部分的输出电压和设置电压的比较所输出的电平来控制报警电路和控制电路。VCC与地间串联的电阻为温度设置电阻。通过从中取得电压获得温度比较点。

  为模拟气温变化，此设计用滑动变阻器代替Pt100热敏电阻，加热部分用俩个绿色LED灯模拟实现，报警部分用一红一绿LED灯模拟实现。

  1、设计任务和要求……………………………………………………………………4

  系统组成及工作原理：由上面的拓扑图能得出本温控系统主要由测温部分，比较部分，报警部分，控制部分四部分所组成，测温部分用热敏电阻将温度模拟量转变为数字信号，与给定值在比较部分作比较，输出高地电平来控制报警部分的LED灯和控制部分LED灯，进而以弱电控制强电使控制部分的加热器工作，达到控制温度的目的。

  根据任务要求，经查阅资料可采用555时基电路、比较运算放大器和555集成逻辑电路的组合电路、纯比较运算放大器电路、单片机。

  IC1555集成电路接成自激多谐振荡器，Rt为热敏电阻，当水温温度发生明显的变化时，由电阻器R1、热敏电阻器Rt、电容器C1组成的振荡频率发生明显的变化，频率的变化通过集成电路IC1555的3脚送入频率解码器集成电路IC2 LM567的3脚，当输入的频率正好落在IC2集成电路的中心频率时，8脚输出一个低电平，使得继电器K导通，触电吸合，从而控制设备的通断，形成温度控制电路的作用。

  6、总结和体会…………………ห้องสมุดไป่ตู้…………………………………………………20

  7、参考文献…………………………………………………………………………19

  2、系统设计……………………………………………………………………………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Ur1和Ur2分别对应70度和40度水温，Ur1和Ur2可通过调节电位器R1和R2设定，另一方面，Ur1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Ur1U0Ur2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。

  此部分为了比较电压大小运放可以选取LM339，四个电位器可以选10k大小，运放的电压为正负12v，滑动变阻器的上边电压接5v，,更重要的一点还需要四个3.3k的上拉电阻以保证后续电路正常运行。

  1、当水温小于50℃时，H1、H2两个加热器同时打开，将容器内的水加热，；

  对于单片机而言，由于现阶段专业相关知识有限，单片机还不能完全掌握，并且其成本较组合电路更高。

  对组合电路而言，一个组合只能完成一个温度控制点的控制，成本比较高并且非常不实用。

  综合考虑成本、焊接难度和任务要求后选用了纯比较运算放大器电路.其有以下优点：输入输出规则、元件体积小、管脚少焊接简单、价格低廉。

  3、电路原理图：要求提交两份，一份为CAD/EDA软件绘制，另一份为手工绘制，图纸大小自定，但要符合规定标准，电路图绘制要规范。

  （1）第一周 选题，熟悉题目，分析要求，查找资料，选择方案，优化方案，确定原理方框图，单元电路设计，选择元器件；

  选择使用100Ω的可控电阻来模拟热敏电阻，连接桥式温度测量电路。为了获得比较高的测量精度，电阻能选用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，A1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。

  （注：直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室提供的稳压电源调试，但要求设计的直流电源能够很好的满足电路要求）

  7、按照以上技术方面的要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9.2进行仿真，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。

  设计并制作一个温度监控系统，用温度传感器检验测试容器内水的温度，以检测到的温度信号控制加热器的开关，将水温控制在一定的范围之内。

  如上图所示桥式温度测量电路，检测元件可采用100Ω可变电阻代替实际的Pt100热敏电阻,运放要选择输入电阻较大的运算放大器， 其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的电阻要尽量相等，K=5.6k/R2.U0=K(U1-U2)，工作原理是当热敏电阻电压改变的时候会给运放输入一个电压差，这个电压差再经过以上的规律放大后可以输出一个电压信号，此电压信号是随气温变化而正比变化的，这也为后面的比较电路提供了信号源。

  3.2.2电路仿线、系统仿真…………………………………………………………………………13

  5、电路安装、调试与测试…………………………………………………………16

  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/PspiceAD9.2做必要的仿真，仿真通过后购买元器件，用万用板焊接电路，制作电路，完成调试、测试，撰写设计报告。

  主要技术方面的要求为将温度模拟信号转变为数字温度信号，再转化为控制信号，对报警电路和控制电路来控制。任务要求有四个温度控制点（分别存在各个器件的控制）。如下（H1.H2均为加热器，红灯报警表示，绿灯表示正常）：

  设计并制作一个温度监控系统，用温度传感器检验测试容器内水的温度，以检测到的温度信号控制加热器的开关，将水温控制在一定的范围之内。

  1、当水温小于50℃时，H1、H2两个加热器同时打开，将容器内的水加热；