简易浴室水温控制电路设计.doc

简易浴室水温控制电路设计目录一. 设计任务和要求-1二. 设计的作用、目的-1三. 设计的具体实现-2 1.系统组成框图-2 2. 主要单元监测电路设计-3 2.1 电路中仪器设备的选择-5 2.2 电阻丝开关电路和显示电路-5 2.3电路分析及原理图-6四. 心得体会 -7五. 附录 -8六.参考文献-91. 设计任务和要求 设计任务：设计一个简易浴室水温控制电路。该电力能够将水温控制在一个合适的范围内，同时可以通过手动实现对水温范围的改变。 设计要求：1.要求电路能够通过两根电阻丝实现对水温的控制。假定水温范围为，t为实际温度。当t=(9-8.2)/31=0.026千欧分别取r1，r2为10千欧在水温监测电路和水温范围测量电路中，使用了一个四运放集成电路lm324，将它作为一个电压比较器，输出高电平和低电平的电信号。lm324应用作比较器：当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大(实际上是很大,如lm324运放开环放大倍数为100db，既10万倍)。此时运放便形成一个电压比较器，其输出如不是高电平（v+），就是低电平（v-或接地）。当正输入端电压高于负输入端电压时，运放输出低电平。与各类传感器配合使用，稍加变通，便可用于各种物理量的双限检测、短路、断路报警等。2.2 电阻丝开关电路和显示电路如图3 所示，电阻丝开关电路是由三极管电路和继电器电路构成的。电路的输入即为图2 电路中的输出，即当时，和都输出高电平；当时，输出为高电平，输出为低电平；当时，输出都为低电平。由于电阻丝的功能是加热，即电阻丝中通过的是大电流和大功率，因此电阻丝需要交流供电，这样一来，电路中的开关必须使用继电器电路。而一般运算放大电路的输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。由于三极管电路构成的电流放大电路是一种比较典型和简单的电路。其中和为限流电阻，防止输入电流过大烧毁三极管。三极管为共射极电路，三极管饱和导通，可以将输入电流放大倍；当输入电压为低电平时，三极管截止，无电流通过。继电器连接三极管的集电极，当有电流驱动时，开关吸合，对应的电阻丝通电加热；当无电流驱动时，开关断开，对应的电阻丝不通电，同时继电器两端并联入二极管进行保护。显示电路如图3所示，通过发光二极管亮灭来表示电阻丝是否通电，同时由于继电器的驱动电流过大，需要加入限流电阻。 图 3 电阻丝开关电路2.3电路分析及原理图（1） 当时，和输出都为高电平；从而三极管t1,t2饱和导通，继电器k1和k2都有电流通过，继电器被驱动，开关吸合，对应的电阻丝通电加热，导致发光二极管工作发光。当时，输出为高电平，输出为低电平；三极管t1饱和导通，t2截止，继电器k1有电流通过，而k2则没有，当继电器被驱动，开关吸合，对应的电阻丝通电加热，导致发光二极管t1工作发光，t2则不工作。（2） 当时，和输出都为低电平；三极管t1，t2都截止，继电器k1，k2都没有电流通过，继电器不被驱动，电阻丝均不通电加热。从电路的原理图以及仿真过程中可以看出，能够确定出实际的水温和水温控制范围，能够达到一定的下限水温，在没有达到这个下限水温之前，两根电阻丝同时加热，使水温快速上升。当达到这个温度以后，只有一根电阻丝加热，节约能源。知道水温上升到一个上限水温之后，为防止人烫到，电阻丝停止加热。知道水温下降之后，电阻丝才再重新开始加热，如此循环加热，实现了设计的要求。四心得体会为期一周的模电课程设计让我学到了很多关于模电理论方面和实践方面的知识，让我受益匪浅。这次设计虽然遇到了许多出乎意料的问题，但在老师和同学的虚心教导下，顺利地解决了所有的问题。不仅锻炼了自己的动手能力，也从一定程度上巩固了proteus仿真软件的应用，加深了对模拟电路方面知识的理解。在仿真软件proteus中，首先，绘制原理图，接着设置元件的各种参数，最后就要应用proteus的仿真功能观察实验现象。在此期间，对电路元件参数进行了相应的修改，最后得到比较接近实际的仿真结果。在做实验的过程中，我们必须对每一个细节引起重视，尤其是在焊接的过程中，有一个环节出错，就可能导致整个实验失败，所以这次设计不仅考验了我们对知识的吸收和掌握，更重要的是考验了我们的细心和耐心。不要怕麻烦，特别是在焊接过程中，我们必须一次一次地核对接线，直至找出问题的所在。同时，在这次设计中，除了在老师的细心指导下，同学们之间的团结与互助也让我伸手感触。我深刻地体会到实践工作是一个团队的工作，团队需要我们每一个人的参议，团结的力量是无穷的。这种团结的精神值得我们发扬光大。五附录 简易浴室水温控制电路元器件清单符号类别数目备注r9可变电阻1可变范围为 010kr1，r4，r5，r6，r8,r10，r1110 k7r3，r7，r12,r131 k4d1，d2稳压管2d3, d4二极管in41482d5,d6led2t1,t2三极管90132j1,j2继电器edr2h1a122rmf51-583热敏电阻1用可调范围为 0-10k电位器替代仿真c1470f1c2,c40.1f2c347f1u1,u2lm3242u3mc78l12kc1简易浴室温度控制设计电路图六参考文献：1. 清华大学电子学教研组编，童诗白、华成英主编：模拟电子技术基础第三版，北京，高等教育出版社，20012. 腾国仁主编、笠清琪副主编：电气试验技术，北京，煤炭工业出版社，20033. 李银华主编、王新金副主编、江泳副主编：电子线路设计指导，北京，北京航空航天大学出版社，20054. 刘秀文等编 新编电子控制电路300例，北京，机械工业出版社，20055. 华中理工大学电子学教研室编，康光华主编、陈大钦副主编：