水温控制系统2.doc

中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名:胡全忠学 号：0606024227学 院:电子与计算机科学技术学院专 业:微电子学题 目:水温控制系统指导教师：文丰 2009 年 1 月 5 日一设计目的：1. 掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；2. 学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图；3. 掌握应用EWB对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。二设计要求：设计一个温度控制器，具体要求如下：1. 控温和测温范围：室温20-80摄氏度 2控温精度：1摄氏度三.设计内容： 1 基本原理 温度控制器的基本组成框图如图1所示。本电路由温度传感器、K-C变换、温度设置、 数字显示和输出功率级等部件组成。温度传感器的作用是把温度信号转换成电流或电压信号， KC变换器将绝对温度K转换成摄氏温度C。信号经放大和刻度定标(0.1VC)后由三位半数 字电压表直接显示温度值，并同时送入比较器与预先设定的固定电压(对应控制温度点)进行比较，由比较器输出电平高低变化来控制执行机构(如继电器)工作，实现温度自动控制。2 设计过程 a、温度传感器 建议采用AD590集成温度传感器进行温度电流转换，它是一种电流型二端器件，其内部已作修正，具有良好的互换性和线性。有消除电源波动的特性。输出阻抗达10M欧姆，转换当量为l微安K。器件采用Bl型金属壳封装。 B温度-电压变换电路如图2所示2.k-c变换器 因为AD590的温控电流值是对应绝对温度k，而在温控中需要采用oC，由运放组成的加法器可实现这一转换，参考电路如图3所示。 原件参数的确定和-ur的选取思想是：零摄氏度（273k）时，Uo2=0V。 C 、放大器 设计一个反相比例放大器，使其输出uo3满足100mvC，用数字电压表可实现温度显示。 d、比较器 由电压比较器组成，如图4所示。UREF为控制温度设定电压(对应控制温度)，Rf2用于改善比较器的迟滞迟滞特性，决定控温精度。 e、继电器驱动电路 电路如图5所示。当被测温度超过设定温度时，继电器动作，使触点断开停止加热， 反之被测温度低于设置温度时，继电器触点闭合，进行加热。 四 电路仿真图由于找不到AD590温度传感器仿真，用电流源和电阻代表其模型，手动调整电流源的值，电流源代表绝对温度。 I1=293uA，代表293K,Uo1=2.93V,Uo2=-200mv，Uo3=2V。代表输出20摄氏度； I1=300uA，代表300K,Uo1=3V,Uo2=-270mv，Uo3=2.7V。代表输出27摄氏度；I2=310uA，代表310K， Uo1=3.1V,Uo2=-370mv，Uo3=3.7V。代表输出37摄氏度；I1=353uA，代表353K,Uo1=3.53V,Uo2=-800mv，Uo3=8V。代表输出80摄氏度. 把输出的Uo3和比较器的基准电压比较，确定Uo4的高低电平，如果Uo3Uvef,则输出高电，反之输出低电平。从而控制继电器的工作状态。五pcb版图六设计结论水温控制系统用到了AD590温度传感器，但是仿真的时候无法实现，但是由于其输出当量Vo1=1uA*R/K，所以用一个电流源和电阻可代替，可以手动控制作为其温度输入，当输入300uA时，代表输入二十七摄氏度。用温度计测传感器处的温度T摄氏度，如T=27摄氏度，若取R=10千欧，则Uo1=3V，调整UR的值使Uo2=-270mv，若放大器的放大倍数为-10倍，则Uo3应为2.7V。测比较器的比较电压Uref值，使其等于所要控制的温度乘以0.1，比较器的输出可以接LED指示。把温度传感器加热在温度小于设定值前LED应一直处于点亮状态，反之，则熄灭。如果控制精度不良或过于灵敏造成继电器在被控点抖动，可改变电阻Rf2的值。实验过程选取不同的温度值，得到的仿真结果和现实吻合。七设计心得体会 本次课程设计，经过网上查找资料，在网上电子论坛和别人讨论，到图书馆参考相关书籍，获得了第一手信息，刚开始的时候，本想用单片机实现，但是在探索过程发现用模拟电子技术可以建立其模型，于是选择了后面的方案。在设计过程中，发现AD590温度传感器仿真库中查找不到，起先想用其内部电路结构代替，文丰老师指点我可以用滑动变阻器代替，受到启发，发现用电流源和电阻亦可以代表其功能。经过计算，设置了元器件参数，在输出端结数字电压