恒溫控制電路1

1、恒溫控制電路引言：恒溫控制系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中有著重要的作用，例如恒溫存儲(chǔ)用的保溫箱、保溫室，冬季北方供暖系統(tǒng)，中央空調(diào)控溫系統(tǒng)，以及農(nóng)業(yè)恒溫育種、暖棚等。因此本次模擬電子技術(shù)論文選擇恒溫控制電路設(shè)計(jì)題目。一方面，對(duì)已學(xué)知識(shí)做初步的應(yīng)用。另一方面，對(duì)恒溫控制系統(tǒng)初步了解。摘要：本恒溫控制電路有四部分組成，測(cè)溫感溫以及信號(hào)變換電路、溫度域值設(shè)定電路（及輸入允許溫度上限、下限）、分析信號(hào)指令輸出電路（分析應(yīng)加熱還是制冷，還是不工作），制冷與加熱執(zhí)行電路。其中第一部分基于溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)。第二部分通過(guò)電壓設(shè)定。第三部分與第四分合并一處，用信號(hào)燈模擬加熱與制冷操作。關(guān)鍵字：恒溫控制溫度檢測(cè)。題目綜述：運(yùn)用

2、所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一恒溫控制電路。實(shí)現(xiàn)在某一范圍內(nèi)的溫度控制（及穩(wěn)定溫度于某一區(qū)間T1到T2間,T1>T2）,實(shí)際要求：1 .控制溫度范圍內(nèi)0-100C某個(gè)區(qū)間，通過(guò)LED模擬加熱與制冷功能，完成電路設(shè)計(jì)；2 .電阻用標(biāo)準(zhǔn)值；3 .所選運(yùn)放型號(hào)，管腳圖；4 .AD590管腳圖；5 .對(duì)部分或全部電路仿真；元件參數(shù)、題目分析：第一部分，功能為實(shí)現(xiàn)測(cè)量環(huán)境溫度感溫，虛線框部分為電流-電壓變換電路，又部電流I1以實(shí)現(xiàn)抵消在0攝氏度時(shí)的273.15UA偏移量（AD590管將溫度變化轉(zhuǎn)化為電流偏信號(hào)，相關(guān)計(jì)算為熱力學(xué)溫標(biāo)T（K）=273.15+t（°C）。流過(guò)電流與溫度呈每增加1攝氏度電流增加

3、1uA。因而電流是時(shí)間函數(shù)。U0=（IfI1）Rf,電路輸出電壓與AD590提供電流變化量成正比）設(shè)置電阻Rf=100k。，則0100攝氏度對(duì)應(yīng)0至ij10伏獲得被測(cè)環(huán)境溫度。（電路圖如有半部分）其中Rw調(diào)節(jié)到確定的值（可取固定電阻使Ii=273.15uA通過(guò)計(jì)算Rw=5,1V/273.15A約為18.671kQ去標(biāo)稱值18.6kG）第二部分，功能為實(shí)現(xiàn)溫度域值設(shè)定電路（及輸入允許溫度上限、下限），根據(jù)具體的環(huán)境需求設(shè)定溫度閾值上下界T1（環(huán)境允許最高溫度），T2（環(huán)境語(yǔ)序最低溫度）。對(duì)應(yīng)U1,U2電壓值（例如當(dāng)設(shè)置高溫為60攝氏度低溫為50度時(shí)調(diào)節(jié)電壓V1表示數(shù)為6.0伏和電壓表V2示數(shù)為5

4、.0伏）恒壓源取Us=15伏。同時(shí)用電壓表測(cè)量設(shè)置電壓觀察情況：rin+15V第三部分，主要功能判斷預(yù)先設(shè)定電壓與檢測(cè)電壓，主體部分為窗口比較器。當(dāng)Ui大于U1時(shí)（代表測(cè)環(huán)境溫度大于溫度上限值）運(yùn)放A1輸出處于高電平Um（運(yùn)放中無(wú)反饋且同鄉(xiāng)輸入端電位高與反向輸入端，非線性應(yīng)用）VD1導(dǎo)通，A2處于輸出處于低電平VD2截止U03處于高電平。同理當(dāng)Ui小于U2時(shí)，A1截止，A2導(dǎo)通輸出端應(yīng)處于高電平。輸出端LED3指示燈亮表明顯示處于工作狀態(tài)（或者溫度加熱器是溫度升高，或者制冷工作溫度降低）。第四部分，由于實(shí)驗(yàn)原件限制，用LED1模擬制冷器降溫工作。（LED燈亮模擬降溫過(guò)程）cLED2模擬加熱器。

5、（LED2燈亮模擬加熱過(guò)程）。并有AD590時(shí)刻檢測(cè)溫度變化。第三四部分電路如圖所示。繪制總體電路圖:實(shí)驗(yàn)內(nèi)容仿真:（設(shè)置調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表值為273.15UA結(jié)果如右圖）仿真結(jié)果：通過(guò)電流補(bǔ)償使開(kāi)始溫度轉(zhuǎn)化為攝氏溫度。?V3-15V-AA/V-moU67XV2二皿E741調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器是電流表示數(shù)為273.15UA其中AD590管腳圖如下：（真實(shí)電路中用AD590代替電流源，仿真圖用電流源模擬）（窗口比較器電壓閾值設(shè)定電路圖如下所示）仿真結(jié)果：結(jié)果符合預(yù)先假設(shè)，工作特點(diǎn)當(dāng)Ui小于U2時(shí)輸出高電平，U02正向最大值VD2導(dǎo)通；此時(shí)運(yùn)放A1輸出低電平，U0i=-Uom,VD1截止；因而忽略V

6、D2導(dǎo)通壓降，電路輸出U02=+Uom。當(dāng)U1<U<U2時(shí)，運(yùn)放A1、A2均輸出低電平，VD3,VD4均截止，輸出0V。當(dāng)U>U2時(shí)運(yùn)放A1輸出高電平，VD1導(dǎo)通U01=+Uom；此時(shí)運(yùn)放A2輸出低電平，U02=-Uom,VD2截止；因而忽略VD1導(dǎo)通壓降，電路輸出+Uom。仿真結(jié)果：（電壓設(shè)定值如下）例如電壓與之設(shè)置為U1=6.0V（近似用5.999V代替）（上限值60攝氏度），U2=5.0V（近似用4.8V代替）（下限值50攝氏度）時(shí)當(dāng)輸入分別取70攝氏度，40攝氏度，55攝氏度時(shí)°i*iIC-?!L：_I當(dāng)Ui=7.0V時(shí)，現(xiàn)象分析：LED1燈亮表明制冷電路（

7、降溫電路）處于工作狀態(tài)，LED2燈滅表明加熱（升溫電路）處于不工作狀態(tài)。LED3燈亮表明電路處于溫度調(diào)整狀態(tài)。基本符合預(yù)先設(shè)定電路預(yù)先設(shè)定分析。當(dāng)Ui=5.5V時(shí),oLED1滅，LED3亮表示調(diào)溫電路處于工當(dāng)Ui=4.0V時(shí)，情況類似LED2亮（黃燈亮）作狀態(tài)。因此略去圖解。結(jié)果分析：通過(guò)仿真驗(yàn)證了預(yù)先設(shè)計(jì)的電路功能，并可以通過(guò)VD590時(shí)刻監(jiān)控環(huán)境中溫度變化，若溫度超出與閾值范圍，則通過(guò)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)性溫度調(diào)節(jié)。從而實(shí)現(xiàn)了控制過(guò)程的反饋回路?？梢跃S持化境溫度在預(yù)先設(shè)定范圍內(nèi)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)中的思考可以對(duì)電路結(jié)果加以改進(jìn)，用滯回比較器代替電壓比較器，改進(jìn)溫度調(diào)解結(jié)果。仿真總結(jié)與思考：（致謝）通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)初步了解了有關(guān)于溫度測(cè)量與電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法。熟悉了窗口比較器等運(yùn)放的非線性應(yīng)用在實(shí)行邏輯控制的應(yīng)用。也用到了運(yùn)放的線性應(yīng)用（如第四部分中電壓跟隨器取出信號(hào)并不影響原電路）。設(shè)計(jì)后對(duì)運(yùn)放的性