溫度控制系統(tǒng)報告

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 電子技術課程設計 學 院： 專業(yè)班級： 學生姓名： 指導教師： 完成時間： 成 績： 評閱意見： 評閱教師： 日期： 專心-專注-專業(yè) 溫度控制系統(tǒng)1 設計任務和要求 課題簡介：溫度是一個與人們的生活環(huán)境、生產活動密切相關，也是儀器科學和各類工程設計中必須精確測定的重要物理量。隨著科學技術的發(fā)展，使得測溫技術迅速發(fā)展，測溫范圍不斷拓寬，測溫精度不斷提高，新的溫度傳感器不斷出現，如光纖溫度傳感器、微波溫度傳感器、超聲波溫度傳感器等。由于檢測溫度的傳感器種類不同，采用的測量電路和要求不同，執(zhí)行器、開關等的控制方式不同，所以相應的硬件和軟件也就不同。但對于初次涉足電子產品

2、的設計、制作來說，了解并實踐一下傳感器選擇與測控電路的設計、制作的基本過程是很有必要的。由于所涉及的知識面很廣，相應的具體內容請參考本文中提示的傳感器原理及應用，測控電路，模擬電子技術基礎實驗與課程設計，電子技術實驗等書的有關章節(jié)。應用二極管的溫度傳感器與集成運放設計溫度測量與控制控電路，測量溫度的范圍為-65200，工作電路輸出二值輸出；電路輸出控制繼電器工作，實現加熱與制冷的轉換控制，把控制對象溫度控制在要求的范圍之內（4060）。要求測控電路具有加熱和制冷的指示功能。培養(yǎng)綜合應用所學知識來指導實踐的能力。 設計一個具有溫度檢測，放大與控制的功能的溫度監(jiān)測系統(tǒng)。用負溫度系數熱敏點去其作為溫

3、度傳感檢測加熱裝置（實驗中的加熱裝置可用一個100歐姆每瓦的電阻Rt模擬）的溫度。用檢測到的溫度信號控制加熱器的開關K，將加熱裝置Rt的溫度控制在一定范圍內，具體設計要求為：1. 當加熱裝置R1的溫度小于50攝氏度時，開關K接通，加熱器升溫；2. 當加熱裝置R1的溫度大于60攝氏度時，開關K斷開，加熱器降溫；3. 當加熱裝置R1的溫度小于40或大于70攝氏度時，用發(fā)光二級管發(fā)光報警；二設計目的1. 學習電橋在溫度信號在采集中的應用，掌握由雙臂電橋和差分輸入集成運算放大電路構成的橋式電路。2. 掌握滯回比較器的性能和調試方法。3. 學會溫度監(jiān)測系統(tǒng)的測量和調試方法。三設計原理 溫度控制系統(tǒng)設計原

4、理框圖如圖所示。它由五部分組成，即測溫電橋、測量放大器、滯回比較器、警報指示電路和加熱控制電路。溫度電橋中的熱敏電阻作為溫度傳感器檢測加熱R，溫度電橋的輸出加到測量放大器，經過放大后由滯回比較器輸出“加熱”與“停止”信號，再經三極管放大后控制加熱器的“加熱”與“停止”。改變滯回比較器的比較電壓V可改變控溫的范圍，溫度控制的精度由滯回比較器的會回差決定。四 通過課程設計的教學環(huán)節(jié)，學生應達到如下基本要求：1.綜合運用模擬電子技術課程中所學到的理論知識，結合課程設計任務要求適當自學某些新知識，獨立完成一個課程設計的理論設計。2.運用EDA工具（如multisim、Pspice等），對設計理論進行模

5、擬仿真測試，進一步完善理論設計。3.通過查閱手冊和文獻資料，熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理運用元器件的原則。4.掌握模擬電路的安裝、測量與調試的基本技能，熟悉電子儀器的正確使用方法，能獨立分析實驗中的現象（或數據），獨立解決調試中所遇到的問題。5.學會撰寫課程設計報告。6.培養(yǎng)求是、嚴謹的工作態(tài)度和嚴肅認真的工作作風。五設計的具體實現1.系統(tǒng)概述 主要根據老師所給的實驗原理電路圖以及過程方框圖，對電路進行初步的了解。利用軟件對電路圖進行正確的連接。設計時應選用成熟的電路進行改進，若選用新型的電路，要綜合考慮其性價比，所選電路盡量減少電瓶轉換次數，盡量用統(tǒng)一供電，提高電路的可靠性，設計

6、時。不僅單元電路本身要設計合理，各元間也要相互配合，要注意各部分的輸入信號，控制信號和輸出信號之間的關系。本實驗主要引用了差動放大電路，電壓比較器，以及滯回比較器。設計共分為三個等級，每個等級都就有相應的作用，各等級之間環(huán)環(huán)相扣已達到溫度控制的作用。電路設計原理圖：具體如下： 應用1N4148二極管的溫度傳感器與集成運放設計溫度測量與控制控電路，測量溫度的范圍為-40125，工作電路輸出二值輸出；電路輸出控制繼電器工作，實現加熱與制冷的轉換控制，把控制對象溫度控制在要求的范圍之內（-40125）。要求測控電路具有加熱和制冷的指示功能。本課題中測量控制電路組成框圖如下所示：電路工作過程為：由二極

7、管IN4148作為溫度傳感器采集溫度信號，經差動放大后，送到預先調試好的相關溫度控制比較電路進行比較，當溫度低于控制溫度下限值時，紅色發(fā)光二極管亮，繼電器1動作，控制加熱器開始加熱。當溫度高于控制溫度上限值時，綠色發(fā)光二極管亮，繼電器2動作，控制制冷器開始制冷。當溫度在設定溫度上下限之間時，紅色和綠色發(fā)光二極管全熄滅，繼電器全斷開，不加熱也不制冷。因此從以上不同的狀態(tài)顯示就可以知道溫度情況及溫度控制情況。注意事項為避免測溫二極管本身通電產生的溫度升高對測溫的影響，電路設計時注意不要使通過測溫元件的電流超過1mA。電路的安裝與調試模擬電子電路設計要考慮的因素和問題很多，由于點冷酷在計算機上進行模

8、擬時所采用的元器件參數和模型與十幾元件有差別，所以對經計算機仿真過的電路還是要進行實際試驗。通過實驗才可以發(fā)現問退，解決問題，若性能指標達不到要求，應分析出在哪些單元或元器件上，在對它們重新設計和選擇，直到性能完全滿足要求為止，作為課程設計，一般可采用面包板插接和通用印制電路板焊接1， 元器件的安裝所有的電子元器件在安裝前都要進行測試，集成電路引腳必須插在面包板中央凹槽兩邊的孔中，插入時所有引腳應稍向外偏，使引腳與差孔中的簧片良好接觸，集成電路在插入與拔出時要收禮均勻，一面引腳彎曲或斷裂。有極性的元器件的（如電解電容）標志最好方向一致，所有集成電路的方向也要一致，缺口朝左，以便于正確布線和查線

9、。2， 正確合理布線布線時一般選直徑0.6mm的單股導線，先將兩頭絕緣皮剝去78mm，然后把導線兩頭完成直角，用鑷子夾住導線，垂直插入相應的孔中。為避免或減少故障，面包板上的電路分布與布線必須合理且美觀。3. 調試要點A. 檢查電路安裝完畢后不要急于通電，而應首先對照電路圖仔細檢查電路連接線。在檢查無誤后，要先調好所需電源電壓，然后才能給電路通電。B. 分塊調試分塊調試順序可按信號的流向進行，包括靜態(tài)和動態(tài)的調試。C. 整機聯調各單元電路調試好后，應該將各單元連接起來進行整機聯調，把測量結果于設計指標注意比較，然后對電路進行調整直指符合設計要求。如下方案與方案一進行比較：火警報鳴系統(tǒng)設計設計任

10、務和目的要求（1） 設計任務 設計一個具有溫度檢測、放大與控制功能的溫度檢測系統(tǒng)。用負溫度系數熱敏電阻器作為溫度傳感檢測加熱裝置（試驗中的加熱裝置可用一個100/2W的電阻R模擬）的溫度，用檢測到的溫度信號控制加熱氣的開關K（實驗中為一個繼電器），將加熱裝置R的溫度控制在一定范圍內。設計要求如下：當加熱裝置R溫度小于50時，開關K接通，加熱升溫；當加熱裝置R溫度大于60時，開關K斷開,J加熱器自然降溫；當加熱裝置R溫度小于40或小于70時，用發(fā)光二極管發(fā)光報警指示。（2） 設計目的學習電橋在溫度信號采集中的應用，掌握有雙臂電橋和差分輸入集成運算放大器構成的橋是放大電路；掌握滯回比較器的性能與調

11、試方法；學會溫度檢測系統(tǒng)的測量與調試方法 實驗內容1 設計方案的選定與說明測溫電路報警電路比較放大器 輔助電源 結構圖根據傳感器的原理構成和設計需要，各部分元件分別選用下列元器件：測溫電路由敏感元件、轉換元件和測量電路構成，測量電路選用電橋，輔助電源選用直流電源。敏感元件:負溫度系數熱敏電阻。轉換元件：負溫度系數熱敏電阻將溫度轉換成電量 。測量電路的種類：電橋。電橋法方便、準確。輔助電源的種類：15伏特直流穩(wěn)壓電源、220交流電源。2 論述方案的各部分工作原理當溫度上升時，Rt電阻阻值減小，電橋不平衡，輸出電壓量減小，送給比較放大器，當送給比較放大器的電壓量低于給定值時，比較放大器輸出電壓為低

12、電平，晶閘管關斷，原來被短路的報警回路工作，電路燈亮、鈴響，報警電路報警。3 設計方案的圖表；1） 溫度測量當溫度變化時，Rt電阻阻值也隨之變小，電橋對臂乘積不等，電橋不平衡，輸出電量增加，由公式 U0=(Ui/4)*(Rt/R1) ，Ui=15/(R5+R6)*R6 算得輸出電壓U0，送入比較放大器，進行比較。2）比較放大器正端電壓由測量電路送來，即電橋輸出電壓U0 ，當U0大于負端時，比較放大器高電平導通，當正端電壓低于負端時，比較放大器低電平截止。3） 報警電路R9、R10為分壓電阻，避免晶閘管短路時燒毀電源及元器件。聲光報警元件分別為蜂鳴器、LED，與R9串聯成報警回路。正常工作時，比

13、較放大器信號送來后，觸發(fā)晶閘管道通，報警回路被短路，當溫度升高時，比較放大器輸出低電平，晶閘管VD截止，報警回路導通，燈和鈴導通，報警。課程設計的要求及技術指標1.設計、組裝、調試測控電路2.溫度控制范圍：40703.使用環(huán)境溫度：常溫4.輸出信號：二值輸出控制繼電器工作5.溫度范圍控制，制熱和制冷指示功能6.非線性誤差：±1 總方案及原理框圖方案一：方案二：本課題中測量控制電路組成框圖如下所示： 電路工作過程為：由二極管IN4148作為溫度傳感器采集溫度信號，經差動放大后，送到預先調試好的相關溫度控制比較電路進行比較，當溫度低于控制溫度下限值時，紅色發(fā)光二極管亮，繼電器1動作，控制

14、加熱器開始加熱。當溫度高于控制溫度上限值時，綠色發(fā)光二極管亮，繼電器2動作，控制制冷器開始制冷。當溫度在設定溫度上下限之間時，紅色和綠色發(fā)光二極管全熄滅，繼電器全斷開，不加熱也不制冷。因此從以上不同的狀態(tài)顯示就可以知道溫度情況及溫度控制情況。注意事項為避免測溫二極管本身通電產生的溫度升高對測溫的影響，電路設計時注意不要使通過測溫元件的電流超過1mA。各組成部分的工作原理轉換電路：將二極管IN4148采集的溫度信號轉換成電信號。 差動放大器：由于電信號非常微弱，需要將電信號放大處理。 同相比較器：當溫度低于控制溫度下限值時，紅色發(fā)光二極管亮，繼電器1動作，控制加熱器開始加熱。 反向比較器：當溫度

15、高于控制溫度上限值時，綠色發(fā)光二極管亮，繼電器2動作，控制制冷器開始制冷。 電路的設計、電路各部分工作特性及元件的作用仔細分析產品的功能要求，利用互連網、圖書、雜志查閱資料，從中提取相關和最有價值的信息、方法。1.設計總體方案2.設計單元電路、選擇傳感器、測量電路元器件、根據需要調整總體方案3.計算電路（元件）參數。4.繪制總體電路初稿5.上機在EDB（或EDA）電路實驗仿真6.繪制總體電路5.2LM324特性：LM324系列運算放大器是價格便宜的帶差動輸入功能的四運算放大器?？晒ぷ髟趩坞娫聪?，電壓范圍是3.0V-32V或+16V。1.短跑保護輸出2.真差動輸入級3.可單電源工作：3V-32V

16、4.低偏置電流：最大100nA（LM324A）5.每封裝含四個運算放大器6.具有內部補償的功能7.共模范圍擴展到負電源 8.行業(yè)標準的引腳排列9.輸入端具有靜電保護功能9013三極管特性：9013是一種NPN型硅小功率的三極管它是非常常見的晶體三極管，在收音機以及各種放大電路中經?？吹剿?，應用范圍很廣,它是NPN型小功率三極管。1.集電極電流Ic：Max 500mA2.工作溫度：-55 to +1503.集電極-基極電壓Vcbo：40V4.主要用途： 放大電路IN4148特性：1.反向漏電流小2.開關速度快3.最大功率耗散500mW4.高穩(wěn)定性和可靠性5.封裝: DO-35 玻璃封裝6.極性: 色環(huán)端為負極7.安裝位置: 任意8.極限值和溫度特性 TA = 25 除非另有規(guī)定 改進意見、收獲、體會、設計總結經過一個多星期的課程設計，從電路設計到電路板的焊接，調試到最終的完成，我的感受頗多。電路的設計就不是太容易，電阻電容的選取和參數設置，都要經過仔細的計算，焊接電路板時既要保證質量，又要美觀，同時我們也要做到又快又好，都要之前做好充分的準備和計劃，否則實施起來會出現很多意想不到的錯誤。之前的所有工作相比接下來的電路調試，都相差很多了。調試電路時，什么情況都會出現，