溫度控制電路設(shè)計

1、溫度控制電路設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)設(shè)計一溫度控制電路并進行仿真。二、設(shè)計要求基本功能：利用AD590作為測溫傳感器，Tl為低溫報警門限溫度值，Th為高 溫報警門限溫度值。當T小于Tl時，低溫警報LED亮并啟動加熱器；當T大于 Th時，高溫警報LED亮并啟動風扇；當T 介于 Tl、Th之間時，LED全滅，加熱器 與風扇都不工作（假設(shè)Tl=20C，Th=30C）。擴展功能：用LED數(shù)碼管顯示測量溫度值（十進制或十六進制均可）。三、設(shè)計方案AD590是美國ANALOG DEVICES公司的單片集成兩端感溫電流源，其輸出電 流與絕對溫度或比例。在4V至30V電源電壓范圍內(nèi)，該器件可充當一個高阻抗、 恒流調(diào)節(jié)

2、器，調(diào)節(jié)系數(shù)為1uA/K。AD590適用于150C以下、目前采用傳統(tǒng)電氣 溫度傳感器的任何溫度檢測應(yīng)用。低成本的單芯片集成電路及無需支持電路的特 點，使它成為許多溫度測量應(yīng)用的一種很有吸引力的備選方案。應(yīng)用AD590時， 無需線性化電路、精密電壓放大器、電阻測量電路和冷結(jié)補償。主噗特性：流過器件的電流（A）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度 （K） 度數(shù)；AD590的測溫范圍為-55C+150C； AD590的電源電壓范圍為430 V，可以承受 44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件即使 e 反接也不會被損壞；輸出電阻為 710m Q；精度高，AD590 Q 在-55C +-150 C范圍內(nèi)，非線

3、性誤差僅為0.3C。Io |10K基本使用方法如右圖。XAD590的輸出電是以絕對溫（-273C）為基準，每增加1C，它會增加1A時出電，因此在室溫 25C時，其輸出電 Iout= （273+25 ）=298A。Vo的值為I。來上10K，以室溫25C而言，時出值為10Kx298A=2.98V。測 Vo時，可分出任何電，否則測值會準。溫控制電設(shè)計框圖如下：溫控制電框圖由于Multisim中沒有AD590溫傳感器，根據(jù)它的工作特性，可以采用恒 源來替代該傳感器，通過改變電值模擬環(huán)境溫變化。通過溫校正電得到實際攝氏溫電壓值（可適當放大到幾伏特，超過5V），再送溫判決電判決，需根據(jù)報警溫確定門限比較電

4、壓值，電均可用運算放大器及電壓比較 器來實現(xiàn)?？刹捎萌龢O管和繼電器（RELAY）來控制驅(qū)動風扇與加熱器，在仿真 中用DC MOTOR代替風扇、HEATER代替加熱器，并加上發(fā)光二極管來指示其是否 工作。溫顯示部分可采用 ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片來實現(xiàn)，將實際溫電壓值通過 ADC芯片轉(zhuǎn)換或數(shù)字邏輯信號再通過數(shù)碼管顯示。四、電仿真與分析1、測溫電在仿真中，測溫電由恒源代替溫傳感器，通過 R1變?yōu)殡妷?，并且?jīng)過一個電壓比較器構(gòu)成射極跟隨器穩(wěn)定電壓，使得測Uo時分出任何電，避免造成測值準確。Uo=I*R12、溫校正電R73.3kQVE2V :U2A：R3 ：VA:IDOkO :VEE:皿1的可7 r-VW-

5、1 , , iOkn :-UCC TLO8 A(vccR8 1kQ DR5 ioug在溫校正電中， 采一個電壓比較器構(gòu)成一個減法器，也就是把熱學(xué)溫溫 轉(zhuǎn)變成攝氏溫。具體的計算為uo=R3/R6(u1-u2)，其中 匕=i*10K Q，U , 一 ,一.2 =2.73V，由電阻分壓得到的，因為R3/R6=10，也就是溫每上升一，輸出 U電壓0增加0.1V。3、控制電DR201A0& 15L： gJ，R10 L:-12WCCDR201A0&1N414S16 r這是用集成運放構(gòu)成兩個電壓比較器，一個比較上限30攝氏，一 下限20攝氏， 換算為電壓就是3V和2V 3V和2V通過電阻分壓得到 在兩個比較

6、器的反相端和正向端。當U02V時，燈LED GREEN，低溫報警，啟動加熱器。U當2V 0 3V時，燈LED1 RED，高溫報警，啟動風扇。后面的部分即為工作電，由繼電器驅(qū)動。當溫低于 20，綠色LED，分別接heater工作加熱。當溫高于 30攝氏，紅色 LED，motor工作散熱。顯示電顯示電采用 ADC0809經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后通過單片機控制數(shù)碼管顯示相應(yīng)的溫值。DCD_HEX_J_在仿真時，改變電源的值得大小，得到相應(yīng)溫顯示。五、原圖與 PCB1、根據(jù)得出正確結(jié)果的仿真囹連接 DXP的原囹，并且進檢查進入DXP，新建原圖文檔schematic document在原圖元件庫找元件，常用的

7、有protel Dos schematic libraries.ddb連接電線，器件之間的電必須要連通。修改元器件屬性。注意：雙擊左鍵打開屬，七對話框，修改相關(guān)屬性和參數(shù)。左鍵+空格鍵可以修改元件方向。(6)保存文件，至此原圖以設(shè)計完畢2、然后根據(jù)實際的元件大小進測和畫封裝元件名稱焊盤圖元IN4D4S211JZC-23F513LE.D23PCBOOMPONENT_1DCPCBOOMPONENT_1 -DCTL0B4CNK20三極管37在畫封裝的過程中，除真實腳距，考慮到三極管三個引腳之間距離太小 于焊接， 所以自己重新畫一個封裝把引腳之間的距離適當變大， 因為實物的 引腳是可以用來改變的。這個

8、做法也得到師的認可。在畫封裝的過程中，也發(fā)現(xiàn)芯片是集成在-起的四個運放， 所以又改變 原圖中的運放的引腳，使用幾個芯片即可實現(xiàn)，節(jié)約成本！3、PCB 圖畫這塊PCB，用我三天的時間！芯片周圍的電阻很多，但是只要按照對應(yīng) 的位置來擺放，接線是難的。我先畫好芯片及其周圍電阻的擺放連接。但是, g于VCC和GROUND必須各處是接在一起的，要使左邊的和右邊的接在一起要繞開許多元件，所以繼電器和與它相連的LED和二極管、三極管的位置我換好多次才找到最完美的位置和接線方式！而且，三極管的焊盤是橢圓的，而且距離比較近，焊線能太粗然違反規(guī)則，所以我就在連接三極管中間一腳時細化焊線。其余的焊線適當?shù)拇郑乐苟?/p>

9、，焊盤也盡大，為打孔和焊接提供方 ！、制版、焊接與調(diào)試1、轉(zhuǎn)印、腐蝕、打孔在制作電板的過程中，碰到許多困難。1）首先是，由于打印機的問題，打印效果好，中間總有-部分被抹，應(yīng) 該是從打印機出來時壓到那。所以我們思考后決定先轉(zhuǎn)印，然后再用 筆補！花費很多時間和！但是可。我們還發(fā)現(xiàn)，用筆補之后，再 用么沒有的轉(zhuǎn)印紙包好再熱轉(zhuǎn)印幾次，可以把補上的筆墨烘干壓緊， 效果和打印機的墨一樣。2）第一次板子轉(zhuǎn)印用筆補充后腐蝕時，由于熱轉(zhuǎn)印次數(shù)夠，墨夠壓緊， 在腐蝕過程中導(dǎo)線脫，真的很可惜，一塊板子就這么費。所以在第二次制版多熱轉(zhuǎn)印兩次，最后順制作出板子。大約轉(zhuǎn)印 10多次。腐蝕時間很長，要耐心等待。3）接下來打

10、孔，我們?nèi)サ臅r候只有一毫米的打孔機有針頭，但焊盤直徑只有2mm，幸好把焊盤畫大一點，很小心的打孔才沒有讓焊盤被扣掉。2、焊接腐蝕完，已經(jīng)晚上12點，我和其他組的負責做板子的人決定通宵把板子 焊出來，所以在實驗室完成板子。焊接過程很順，是由于之前工實習時練習過焊接還有做電源的經(jīng)驗，因此這次焊接也得心順手。只有有些引腳，因為 打孔有點歪，銅很細的地方上錫，多補幾次才好。3、調(diào)試在調(diào)試過程中，很困難很困難！由于我們班沒有面包板，沒有在制作電板之前搭建元件做過調(diào)試， 所以只能直接制版看效果。我們班沒有AD590，我們只能用直接加電壓的方式來調(diào)試板子還是因為經(jīng)驗足，我沒有在板子上出調(diào)試點，又因為板子做的

11、很 小，電壓夾線很難夾 在元件引腳上，所以很困難。我思考之后，決定 在板子底層需要加電壓的焊盤位置焊上導(dǎo)線，然后加電壓。在加+-12v時，發(fā)現(xiàn)，夾子靠近導(dǎo)線時有電火花產(chǎn)生，嚇一跳，第 一次看到這種情況，好害怕會燒，但是其實沒有么大礙。在加好+-12v，GROUND和待測電壓后，發(fā)現(xiàn)燈并沒有如預(yù)期中起來， 這時，我思考可能實驗是失敗。所以，我這時就反應(yīng)過來要檢查芯 片，發(fā)現(xiàn)芯片是有熱的，證明它在工作，我又怕它是燒，所以先 斷開電壓，等到恢復(fù)室溫我再加上電壓，發(fā)現(xiàn)芯片還是會熱，證明沒 有被燒，芯片是好的在工作的。那么沒有燈，是其他原因造成的。為找出失敗的原因嗎， 我決定用萬用表測各點電壓，看是從哪

12、一部分開始較大偏離論值。 后來發(fā)現(xiàn)，從最后-個運放輸出的電壓 是沒有問題的，前面的電是正常通的， 但是通過繼電器之后的 電出現(xiàn)異常，電壓變得很小很小，原因可能是： 1）繼電器有問 題，沒有在電通過下通過電磁將開關(guān)導(dǎo)通到另一邊 2）電阻值太大， 使通過LED的電太小足以讓它發(fā)光。七、元件清單Bill of Material for 溫控.PcbDocOn 2015/5/14 at 23:24:19CommentPatternQuantityComponents2N3903三極管2Q1, Q2DiodeIN40482D1, D21N4148Header 3HDR1X31P1LED1LED2GREE

13、N1, RED1RelayJZC-23F2K1, K2R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12,Res1AXIAL-0.317R13, R14, R15, R16, R17TL084ACNTL084CN1U1、實驗總結(jié)在本次實驗中，仿真方面，我并沒有按照師給出的程毫無思考直接進搭建，而是經(jīng)過自己的思考，比如：師在講解的時候，說先經(jīng)過一個反相減 法器再經(jīng)過一個反相器來實現(xiàn)對溫的調(diào)整，當時我就想，為么要反兩次， 能一次完成呢？所以在仿真中我就直接用一個正向減法器來實現(xiàn)同樣的功 能。這使我明白，方法有很多，但是也有優(yōu)的選擇。在試驗中，要有自己的思考，如果只是一味的為完成任務(wù)而實驗就失去實驗的意義，實驗就是要讓你 發(fā)現(xiàn)些么新的東西，得到一些新的思考和解。本次實驗，使我積許多制板的經(jīng)驗和教訓(xùn)。我詳細寫在上面的第五 部分，我會在以后也謹記，犯同樣的錯誤。同時，我也明白論和實 踐之間是有很大差別的，而我們所追