恒溫箱溫度控制電路設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 恒溫箱溫度控制電路設(shè)計(jì) 學(xué)生學(xué)號(hào)設(shè)定溫度熱敏電阻繼電器報(bào)警燈TS（)RN（k）B（）線圈電壓（V）線圈電阻（）指示燈閃亮周期（S）253034001216012V5W1.5一，概述衡溫箱的基本功能：利用測(cè)量電路測(cè)量溫度，反饋于控制電路，控制電路根據(jù)溫度的高低做出反應(yīng)，控制制冷系統(tǒng)或加熱系統(tǒng)對(duì)溫度做出改變，總的來說，恒溫箱的功能就是保持溫度。其典型應(yīng)用為用以飼養(yǎng)或培養(yǎng)生物或生物的一部分（細(xì)胞等），以前用于孵卵的恒溫器，有的是通過熱水加熱（水溫式），但實(shí)驗(yàn)用的大部分為電熱式，裝有電熱器和溫度調(diào)節(jié)器，是一種外壁上裝有絕熱材料的箱子或柜櫥。恒溫箱的組成下圖所示：工作原理:

2、 恒溫箱由制冷系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，溫度系統(tǒng)空氣循環(huán)系統(tǒng)，和傳感器系統(tǒng)等組成.恒溫箱的溫度控制是一個(gè)典型的自動(dòng)控制問題，屬于自動(dòng)控制理論和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容。在本課程的設(shè)計(jì)作業(yè)中，我們采用一種簡(jiǎn)單的控制策略，當(dāng)恒溫箱的溫度低于下限值TL=TS-0.5的時(shí)候通過繼電器啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，當(dāng)恒溫箱的溫度高于上限值TH=TS+0.5的時(shí)候通過繼電器啟動(dòng)制冷系統(tǒng)。設(shè)計(jì)任務(wù):(一)、溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)一個(gè)溫度測(cè)量電路，用輸出電壓值指示被測(cè)溫度。當(dāng)被測(cè)溫度為TS =25時(shí)，測(cè)量電路輸出電壓為0V；當(dāng)被測(cè)溫度處在25±2之間時(shí)，輸出電壓為-5V+5V之間一個(gè)隨被測(cè)溫度變化的值。此處的設(shè)計(jì)

3、需用到NTC熱敏電阻，即具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而降低。（二）、溫度控制電路設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制電路，當(dāng)恒溫箱的溫度低于下限值TL=TS-0.5的時(shí)候通過繼電器啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，當(dāng)恒溫箱的溫度高于上限值TH=TS+0.5的時(shí)候通過繼電器啟動(dòng)制冷系統(tǒng)。（三）、報(bào)警電路設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警電路，當(dāng)恒溫箱的溫度處于設(shè)定的正常范圍時(shí)綠燈閃亮，當(dāng)溫度高于TH時(shí)紅燈閃亮，當(dāng)溫度低于TL時(shí)黃燈閃亮。指示燈為白熾燈，閃亮方式為由暗逐漸變亮在逐漸變暗。（四）、電源電路設(shè)計(jì)一個(gè)電源電路，把220V交流電變換成穩(wěn)定的低電壓直流電源供控制電路使用?？傊麄€(gè)設(shè)計(jì)思路就是，用熱敏電阻感知溫度變化,由電阻電壓的變化反

4、映溫度變化,將電壓放大后輸出。設(shè)定溫度的上下限值為25±2, 控制相關(guān)設(shè)備（制冷系統(tǒng)與加熱系統(tǒng)），并在溫度超出限值時(shí)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。二、溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì) 1） 溫度測(cè)量電路的組成、原理和基本功能它的組成有：差分比例運(yùn)算電路跟反向運(yùn)算電路各一個(gè)，第一級(jí)放大電路的正向輸入端跟一個(gè)回路相連，UI2由該回路的分壓提供。原理:（1）在電壓源回路中接入一個(gè)定值電阻跟一個(gè)熱敏電阻，隨著溫度的變動(dòng)，熱敏電阻的阻值會(huì)隨之改變，其兩端的電壓也會(huì)發(fā)生改變。（2）第一級(jí)放大電路：將熱敏電阻的電壓作為電壓源，輸入第一級(jí)放大電路（差分比例運(yùn)算電路）的正向輸入端，第一級(jí)放大電路的反向輸入端的輸入電壓有確定值，

5、兩輸入端的差值會(huì)隨著溫度的變化而出現(xiàn)正負(fù)值。當(dāng)溫度低于Ts時(shí)，輸出電壓為正值，否則為負(fù)值。 （3）第二級(jí)放大電路：為了使溫度低于Ts時(shí)輸出的電壓為負(fù)值，高于Ts時(shí)為正值，還需接一個(gè)反向運(yùn)算電路方可，控制運(yùn)算電路的參數(shù)，使被測(cè)溫度處在25±2之間時(shí)，輸出電壓為-5V+5V之間一個(gè)隨被測(cè)溫度變化的值。 基本功能：測(cè)量溫度，并將結(jié)果表現(xiàn)在輸出電壓上。2） 輸出電壓與被測(cè)溫度之間的關(guān)系（可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式或特性曲線表示）。（Ts=298.15k）由（1）可得， UO=Rf/R2*( U*RT/(RT+R1)-UI1) UO= Rf2/R3*UO熱力學(xué)轉(zhuǎn)換公式：T=t+273.15又 聯(lián)立可得：

6、UO= *( U* /( +R1)-UI1)其中Rf2/R3為第二級(jí)放大電路放大的倍數(shù)，Rf/R2為第一級(jí)放大電路放大的倍數(shù)。作其特性曲線：3） 放大電路的輸入方式和主要性能指標(biāo)。輸入方式：先接一個(gè)差分比例運(yùn)算電路，再接一個(gè)反向運(yùn)算電路。差分比例運(yùn)算電路的正向輸入端連接RT端的電壓，即與RT的阻值同步，而反向輸入端輸入不變的電壓。反向運(yùn)算電路的反向輸入端跟第一級(jí)放大電路的輸出電壓相連，正向輸入端接地。主要性能指標(biāo):對(duì)于第一級(jí)運(yùn)算電路，放大的倍數(shù)略小，Rf=40，R2=30，放大倍數(shù)為4/3，UI1=20V對(duì)于第二級(jí)運(yùn)算電路，放大倍數(shù)較第一級(jí)的高，其中Rf2=500，R3=100，放大倍數(shù)為5倍

7、。如圖（一）所示 圖（一）4） 分析設(shè)計(jì)要求，確定合理的溫度控制電路形式，計(jì)算電路中元器件的參數(shù)，畫出電路圖。設(shè)計(jì)要求，當(dāng)被測(cè)溫度為TS時(shí)，測(cè)量電路輸出電壓為0V；當(dāng)被測(cè)溫度處在TS±2之間時(shí)，輸出電壓為-5V+5V之間一個(gè)隨被測(cè)溫度變化的值。列下表：溫度阻值(歐姆)熱敏電阻兩端電壓294.15348311.5475296.15322160.76972981527645-0.7596302.1525648-1.5069觀察到若要當(dāng)被測(cè)溫度處在TS±2之間時(shí)，輸出電壓為-5V+5V之間一個(gè)隨被測(cè)溫度變化的值。必須將熱敏電阻兩端的電壓放大約20/3倍，分兩次放大，于是第一次放大4/3倍，第二次5倍。電路中器件的參數(shù)與電路圖如圖（二）所示： 圖（二）5） 通過理論分析和計(jì)算說明電路設(shè)計(jì)和參數(shù)選擇的合理性。由（2）可得， UO= *( U* /( +R1)-UI1)代入數(shù)據(jù)：UO=20/3*40* 30*e(3400*(1/T-1/298)/（30*e(3400*(1/T-1/298)+29828）20當(dāng)T=Ts時(shí)，UO=0當(dāng)T=Ts+2時(shí) ，計(jì)算可得 UO= 5.06,約