水温控制系统.doc

模拟电子技术课程设计 班级： 姓名： 学号： 一、设计题目：水温监测及控制系统二、设计要求：设计制作一个可以测量和控制温度的水温控制器，测量和控制温度范围：室温60，控制精度1。（1）设计有双臂电桥和差动输入集成运放组成的桥式放大电路（2）将（1）比较器两部分电路根据相应特性和原理组合起来组成温度监测电路。（3）学会系统测量和测试，并加入控制电路。三、题目分析：设计一个能够控制和测量水温的电路，在电路中利用上设计搜要求的部件。必须符合电路的可行，同时兼顾测量水温和更好地控制它范围的变化。注意小的细节，充分的了解每个电路的特点，从而完成设计。四、整体构思：（1）信号采集（2）流经双臂电桥，关注电流与温度变化，使电桥平衡（3）设置稳压管，稳定温度变化系数（4）差动运放电路，将电桥输出电压按比例放大（5）比较器电路，决定控制温度的精度（6）继电器，通过触点控制电路（7）循环五、具体实现：放大器数字电压表控制温度设置温度传感器双臂电桥比较器采集样本循环设置六、各部分定性说明以及定量计算：1、AD590温度传感器电路AD590是单片集成感温电流源，具有良好的互换性和线性性质，能够消除电源波动，输出阻抗高达10M。器件采用B-1型金属封装。其主要特征如下； AD590温度传感器（1) 流过器件的电流变化1A,等于器件的热力学温度变化1K即转换当量为1A/K。（2）测量温度范围为-55+150（3）AD590的电源电压范围为430V。电源电压可46V范围变化，可承受44V正向电压和20V的反相电压，器件反接也不会被损坏。（4）精度高，AD590 共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。1、温度-电压变换电路Uo1 =(1A/K)*R = R * 10 -6/K 如R= 10K 则 Uo1 = 10mV/K2、在单臂电桥的基础上改变接线，再增加一对高电阻，由电路方程解得双臂电桥原理图 G1I121I2 P2 P2 P1P1 rRC1 C22 CC1I3I2I3I3RXER2RRR 使r尽量小，并将两对比率臂做成联动机构，尽量使则。式中C为双臂电桥的倍率稳压管电路3、稳压管电路设置稳压管，稳定电路的温度系数4、差动放大器它可实现差动比例运算。通过计算得出输出电压，得出差动放大电路的输出电压Uo1仅取决于二个输入电压之差和外部电阻的比值。5、比较器滞回比较器电压比较器简称比较器，其基本功能是对两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平电压，据此来判断输入信号的大小和极 性。电压比较器常用于自动控制、波形产生与变换，模数转换以及越限报警等许多场合。 电压比较器通常由集成运放构成，与普通运放电路不同的是，比较 器中的集成运放大多处于开环或正反馈的状态。只要在两个输入端加一个很小的信号，运放就会进入非线性区，属于集成运放的非线性应用范围。在分析比较器时， 虚断路原则仍成立，虚短及虚地等概念仅在判断临界情况时才适应。 温度比较电路由电压比较器组成，VREF为控制温度的设定电压（对应控制温度的），R3用于改善比较器的迟滞特性，决定控制温度的精度。滞回比较器又称施密特触发器,迟滞比较器。这种比较器的特点是当输入信号ui逐渐增大或逐渐减小时，它 有两个阈值，且不相等，其传输特性具有“滞回”曲线的形状。6、继电器驱动电路继电器驱动电路继电器选用电磁式继电器，它由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。在此次试验中所选用的的继电器为12V 继电器，有8 个管脚，最大交流耐压值为220V，最大直流耐压值为12V。本实验中所加直流电源为5V，所加交流电源为220V，故此继电器完全符合要求。继电器的工作过程为：当被测温度超过设定温度时，继电器动作，使触发器断开，停止加热；反之被测温度低于设置温度时，继电器闭合，进行加热。NPN型晶体管VT作为开关管用来驱动继电器线圈是否导电，从而控制加热装置达到控制温的目的。续流二极管VD的作用是继电器线圈断电瞬间，提供能量释放回路，防止击穿驱动晶体管VT1。7、数据测量温度T（C） 输出电压U01（V）七、设计心得体会：通过此次课设，我认识到自己还有很多不足，同时也对以前的知识是一个很好的巩固，既学到了一些新的知识又对以前学的知识有了更深一步的了解。使自己所学的知识和实际操作相结合，不再是一些理论的东西，增强自己字的动手能力。通过与其他人的交流，学