模電-恒溫控制電路

廣州大學(xué)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)實(shí)驗(yàn)工程恒溫控制電路學(xué)院物電年級(jí)專業(yè)班光電161姓名學(xué)號(hào)成績(jī)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)電子實(shí)驗(yàn)樓401指導(dǎo)教師梁海燕《綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)》預(yù)習(xí)報(bào)告實(shí)驗(yàn)工程：恒溫控制電路一引言：恒溫控制電路在生活中有著重要的應(yīng)用，例如北方的溫室大棚，人工孵化裝置等，許多都應(yīng)用了恒溫控制電路。學(xué)習(xí)如何對(duì)恒溫控制電路進(jìn)行組建、調(diào)試，鍛煉學(xué)生對(duì)電路知識(shí)的綜合應(yīng)用有著重要意義。二實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪眠\(yùn)算放大器、NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻、測(cè)溫電橋、滯回比擬器等知識(shí)綜合組建恒溫控制電路，提高電子電路知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。學(xué)習(xí)橋式測(cè)溫放大器溫度-電壓關(guān)系曲線的測(cè)量方法和關(guān)系曲線的應(yīng)用。掌握滯回比擬器的性能和測(cè)試方法，學(xué)習(xí)如何與其他電路組合應(yīng)用。學(xué)習(xí)恒溫控制電路系統(tǒng)的測(cè)量和調(diào)試方法三實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示，它是由負(fù)溫度系數(shù)電阻特性的熱敏電阻〔NTC〕元件Rt為一臂組成測(cè)溫電橋，其輸出經(jīng)測(cè)量放大器放大后由滯回比擬器輸出“加熱”與“停止加熱”信號(hào)，經(jīng)由三極管放大后控制加熱器“加熱”與“停止”。改變滯回比擬器的比擬電壓UR，即可改變恒定溫度的設(shè)定值，而控溫的精度那么由滯回比擬器的滯回寬度確定。圖1溫度檢測(cè)及控制實(shí)驗(yàn)電路圖1溫度檢測(cè)及控制實(shí)驗(yàn)電路〔1〕測(cè)溫電橋由R1、R2、R3、Rp1及Rt組成的測(cè)溫電橋，其中Rt采用NTC負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻器，作為溫度傳感器，它呈現(xiàn)出的阻值與溫度變化關(guān)系具有負(fù)溫度系數(shù)，而溫度系數(shù)又與流過(guò)它的工作電流有關(guān)。為了穩(wěn)定Rt的工作電流，到達(dá)穩(wěn)定其溫度系數(shù)的目的，設(shè)置了穩(wěn)壓管D1。Rp1可以調(diào)定測(cè)溫電橋的平衡。圖2測(cè)溫電橋電路圖2測(cè)溫電橋電路〔2〕差動(dòng)放大電路由A1及其外圍組成的差動(dòng)放大電路，將測(cè)溫電橋輸出電壓ΔU按比例放大。所以，在R4=R5，R7+Rp2=R6時(shí)，有即UO1僅僅取決于兩個(gè)輸入電壓的差值與外部電阻的比值，其中Rp2用于差動(dòng)放大器的調(diào)零。〔3〕滯回比擬器圖3差動(dòng)放大電路差動(dòng)放大器的輸出電壓UO1送入滯回比擬器滯回比擬器，滯回比擬器由A2等元件組成，如圖4所示。設(shè)滯回比擬器輸出高電平為UO2H，輸出低電平為UO2L，參考電壓UR加在反相輸入端。那么圖3差動(dòng)放大電路eq\o\ac(○,1)當(dāng)輸出為高電平UO2H時(shí)，運(yùn)放同相輸入端電位為：當(dāng)UO1減小到使U+H=UR，即此后，UO1稍有減小，輸出電壓就從高電平跳變?yōu)榈碗娖健q\o\ac(○,2)當(dāng)輸出電壓為UO2L時(shí)，運(yùn)放同相輸入端電位：當(dāng)UO1增大到使U+L=UR時(shí)，有此后UO1稍有增加，輸出又從低電平跳變?yōu)楦唠娖健TL即為下限門電平，UTH為上限門電平。兩者的差值，稱為門限寬度，其大小可通過(guò)調(diào)節(jié)R2／RF的比值來(lái)調(diào)節(jié)。圖4同相滯回比擬器、電壓傳輸特性圖4同相滯回比擬器、電壓傳輸特性由上面的分析UO1的輸出電壓送入由A2組成的滯回比擬器，與反相端的參考電壓UR進(jìn)行比擬。當(dāng)同相輸入端電壓大于反相輸入端電壓時(shí)，A2輸出正向的飽和電壓，使三極管T飽和導(dǎo)通，，繼電器K1電流通，發(fā)光二極管LED發(fā)光，常閉觸點(diǎn)斷開，電阻Rt斷電降溫。反之，當(dāng)同相輸入端電壓低于反相輸入端電壓時(shí)，A2輸出負(fù)飽和電壓，三極管T截止，繼電器KA的線圈無(wú)電流，LED燈熄滅，常閉觸點(diǎn)閉合，電阻RT通電升溫。調(diào)節(jié)Rp4可以改變參考電壓，也就改變了上、下門限電平，從而調(diào)節(jié)恒定溫度的設(shè)定值。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)溫探頭的制作連接實(shí)驗(yàn)電路差動(dòng)放大器的調(diào)試滯回比擬器的調(diào)試溫度檢測(cè)控制電路整機(jī)工作狀況五重點(diǎn)問(wèn)題：恒溫控制電路的必須能在溫度升高到一定數(shù)值后斷開電源，停止加熱，在溫度下降到一定數(shù)值后接通電源進(jìn)行加熱，故必須了解如何調(diào)節(jié)臨界溫度上下，如何調(diào)節(jié)溫度控制精度。六參考文獻(xiàn)：吳正光鄭顏.2008.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)仿真與實(shí)踐.北京：科學(xué)出版社廣州大學(xué)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)工程恒溫控制電路指導(dǎo)教師梁海燕姓名班別學(xué)號(hào)學(xué)院物電學(xué)院 專業(yè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)間年月日第周，時(shí)至?xí)r；實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)電子實(shí)驗(yàn)樓401室溫濕度天氣原始數(shù)據(jù)記錄(自行設(shè)計(jì)記錄表格)：差動(dòng)放大器調(diào)試數(shù)據(jù)記錄：AB端接地時(shí)，進(jìn)行調(diào)零，即調(diào)節(jié)Rp2，得到UO1最小值為注：此表格必須附在《實(shí)驗(yàn)報(bào)告》內(nèi)一并交給任課老師。指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生情況記錄：《綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：恒溫控制電路摘要：通過(guò)Multisim軟件模擬組建由NTC熱敏電阻及運(yùn)算放大器組成的恒溫控制電路，通過(guò)對(duì)該電路各個(gè)局部的測(cè)試，以及整機(jī)調(diào)試，理解各個(gè)局部的工作原理以及調(diào)試要求。差動(dòng)放大電路的調(diào)試，驗(yàn)證是否與輸入電壓差成倍數(shù)關(guān)系。測(cè)試滯回比擬器，得出滯回比擬器控制的上下限電平的結(jié)果并與理論值的比擬。一引言：恒溫控制電路在生活中有著重要的應(yīng)用，例如北方的溫室大棚，人工孵化裝置等，許多都應(yīng)用了恒溫控制電路。學(xué)習(xí)如何對(duì)恒溫控制電路進(jìn)行組建、調(diào)試，使學(xué)生對(duì)電路知識(shí)的綜合應(yīng)用有著重要意義。二實(shí)驗(yàn)要求：理解并掌握該恒溫電路的工作原理。能夠提前對(duì)有關(guān)測(cè)溫電橋，差動(dòng)放大器，滯回比擬器等知識(shí)的回憶。能獨(dú)立進(jìn)行電路的模擬組建與調(diào)試能運(yùn)用綜合知識(shí)解決調(diào)試過(guò)程遇見的問(wèn)題5、獨(dú)立對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出結(jié)果并分析6、提交合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告三實(shí)驗(yàn)儀器：模擬電子實(shí)驗(yàn)箱，函數(shù)發(fā)生器，雙蹤示波器，μA741運(yùn)算放大器，晶體管9013，穩(wěn)壓管2CW31，發(fā)光二極管，NTC熱敏電阻，導(dǎo)線假設(shè)干四實(shí)驗(yàn)步驟：在Multisim環(huán)境下建立圖1所示的模擬實(shí)驗(yàn)電路，各級(jí)間暫不連通，形成各級(jí)單元電路。差動(dòng)放大器的調(diào)試對(duì)運(yùn)放進(jìn)行調(diào)零，將A1的輸入端A(反相輸入端)B(同相輸入端)對(duì)地短路，調(diào)節(jié)Rbalance，使UO1輸出為0V。去掉A、B端對(duì)地短路的線，從A、B端分別用直流電源接入兩個(gè)直流電平。驗(yàn)證在R4=R5，R7+Rp2=R6時(shí)，并記錄數(shù)據(jù)。(3)B點(diǎn)接地，A點(diǎn)輸入100Hz、10mV的正弦波信號(hào)。用示波器觀察輸出波形。在輸出波形不失真的情況下，用交流毫伏表測(cè)量輸入信號(hào)電壓Ui與輸入信號(hào)電壓UO。計(jì)算差動(dòng)放大電路的電壓放大倍數(shù)Au并記錄數(shù)據(jù)。3、滯回比擬器的調(diào)試(1)直流法測(cè)試電壓比擬器的上、下門限電平：調(diào)節(jié)Rp3，使參考電平UR=2V。用直流穩(wěn)壓電源提供可變直流電壓UO1送入滯回比擬器的輸入端，用示波器檢測(cè)比擬器的輸出電壓UO2。改變直流輸入電壓UO1的大小，從示波器屏幕上觀察UO2在高電平UO2H和低電平UO2L間相互跳變時(shí)對(duì)應(yīng)的UO1的值，記錄下門限電平UTL和上門限電平UTH及UO2H、UO2L。(2)交流法測(cè)電壓傳輸特性曲線：將示波器設(shè)為X—Y顯示方式，將100Hz、3V的正弦波信號(hào)送入比擬器的輸入端，將輸入信號(hào)作為X軸掃描信號(hào)，將輸出信號(hào)作為Y軸掃描信號(hào)，調(diào)整并觀測(cè)如圖4所示電壓傳輸特性曲線并記錄。4、溫度檢測(cè)控制電路整機(jī)工作狀況：(1)連接各級(jí)電路，其中各級(jí)的滑動(dòng)變阻器不再變動(dòng)。(2)改變參考電壓UR，分別測(cè)試當(dāng)電路正常工作時(shí)的溫度控制的上限(LED由熄滅變?yōu)榘l(fā)光)及下限(LED由發(fā)光變?yōu)橄?的UO1以及Rt的值。五數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示：差動(dòng)放大器的調(diào)試：當(dāng)輸入為0時(shí)，輸出電壓最小值為：六實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：1、差動(dòng)放大器：使R7+Rp2等于R6，由五中1的UO1與UB-UA的關(guān)系曲線知，差動(dòng)放大器在R4=R5，R7+Rp2=R6時(shí)，UO1與UB-UA的值在直流情況下存在該差動(dòng)放大器的在輸入交流信號(hào)時(shí)，在一定頻率范圍內(nèi)的放大倍數(shù)Au=1