空调机温度控制器.doc

空调机温度控制器的设计摘要:温度监测及控制电路是典型的模拟电路控制系统，在日常生活中得到越来越多的应用，其设计逐渐引起了人们的重视。本文所设计的空调机温度控制器,通过对测温电桥输出电压差进行两级放大，把放大后的电压值经由单限比较器与设定的门限值（即规定的温度）进行比较后输出，当室内环境温度高于设定温度时，大于比较器的门限值，此时控制器启动空调压缩机制冷,并同时发出提示信号，进而可以实现对环境温度的监测。改变单限比较器的阈值电压还可以改变控温的范围，实现温度连续可调，本次设计的测温范围为22-25。关键词：温度监测；比较器；放大一概述随着电子技术的飞速发展，各类转换电路的不断推出以及电子产品的快速更新，电子技术已成为世界发展和人们生活中必不可少的工具。温度自动控制电路，是通过对电压的测量来实现对温度的控制，具有实用价值，在很多方面得到了应用。本文为空调机温度控制器的设计，利用温度传感器（热敏电阻）随温度的变化阻值变化的特点，使其组成测温电桥的一臂，通过对电桥输出电压的放大，电压值与单限比较器的阈值电压进行比较，当室内环境温度高于设定温度时，其输出信号之间产生的电压差，大于比较器的门限值，此时控制器启动空调压缩机制冷,并同时发出提示信号; 当环境温度低于设定温度时，控制压缩机停止制冷,实现其功能测试。本次课设要求设计一个温度检测控制电路，其温度设定范围在22-25之间，温度采集误差在1，提示灯点亮时间约为5s,并实现上下限温度连续可调。二方案论证设计一个空调机温度控制器，能够实时采集室内环境温度，并在室内环境温度高于设定温度时，控制器启动空调压缩机制冷,并同时发出提示信号。根据技术指标的要求，本文针对空调机温度控制器的设计采用了如下方案，如图1所示：电压比较器温度采集单稳态电路执行单元温度设置放大与处理电路提示灯图1 方案一原理框图 题目中要求的各部分作用如下：1 温度采集：通过调节滑动变阻器的阻值，使电阻分压值改变，输出端产生电压差。2 差动放大：把电桥输出的微小电压差进行放大，得到合适的电压值。3 电压比较器：与放大后的电压值进行比较，输出高低电平。4 执行单元：当超出温度范围22-25时报警。在设计中，首先将12直流电压利用稳压二极管稳定热敏电阻两端电压实现稳定流过它的工作电流，进而稳定其温度系数的目的，通过其电阻阻值的改变，得到微小的电压差，再运用两级放大电路，根据实际需要，来改变放大的倍数，得到所需要的电压值，与单限比较器的阈值电压进行比较，当温度高于设定温度时，放大电路的输出电压大于比较器的门限值，此时控制器启动空调压缩机制冷,并同时发出提示信号。当环境温度低于设定温度时，控制压缩机停止制冷。通过实验的验证，最终可以按照题目要求的完成任务。三电路设计1.直流稳压电源电路直流稳压电源电路的原理图如图2所示。本电路将220V交流电变为12V直流电压，为单稳态电路提供电源。 图2 直流稳压电源电路2. 温度采集电路温度采集电路如图3所示。通过电位器调节桥臂电阻阻值,从而改变两输出端的电压差。理论计算:，K=-5%，=1 K当温度为20时，R3=90，R2+ R3=1 K,U= -=-6=0V当温度为25时，R3=77，R2+ R3=987 K,U=-=-6=-19.627mV图3 温度采集电路原理图 3.放大电路放大电路如图4所示。由于温度采集电路输出的电压差很小，不符合实际要求，因此需经放大电路进行放大。第一级为差分放大电路，第二级为同相比例放大，前一级放大20倍，后一级放大50倍，使得微小电压差在放大了1000倍后输出。理论计算:第一级放大倍数：=第二级放大倍数：=图4 放大电路4.电压比较器电路 电压比较器电路原理图如图5。本电路使用一运算放大器，使其工作在非线性工作区，构成单限比较器。当输入电压高于12V时，输出低电平，反之输出高电平。理论计算: 当外加参考电压为U时， 阈值电压=-=-=12V 图5 电压比较器电路原理图5.单稳态电路与报警电路单稳态与报警电路如图6所示。当温度高于设定温度时，放大电路的输出电压大于比较器的门限值，输出低电平，此时控制器启动蜂鸣器响起，持续时间为5 s，同时伴有指示灯红灯发光。当环境温度低于设定温度时，指示灯绿灯发光。 图6 单稳态电路与报警电路四、性能的测试1.直流稳压电源的测试在直流稳压电源输入端输入220V交流电，将示波器的A,B输入端分别接到稳压电源的输入和输出端，使电路通电观察示波器波形，通过波形可知本电路满足要求。直流稳压电源的测试和输入和输出端波形如图7图8所示。图7 直流稳压电源的测试图8 输入和输出端波形2.放大电路测试由于采集到的电压差非常小，必须经放大处理后输出，本题以级联的形式对电路进行放大，第一级为差分放大电路，第二级为同相比例放大，前一级放大20倍，后一级放大倍数可调，现以50倍为例进行计算，使得微小电压差在放大了1000倍后输出。符合电路要求。仿真图及测试电压值如图9图10所示。图9 电压值 图10 放大电路仿真图3.电路整体性能测试在Multisim仿真实验中，通过个改变电桥一桥臂上电位器的阻值，可以改变电桥输出的电压差，此电压差经两级放大电路放大后，再经过单限比较器，设置输入差值大于VO时，温度大于25，此时控制器启动空调压缩机制冷,并同时发出提示信号，表现为蜂鸣器响起，持续时间为5 s，同时伴有指示灯红灯发光。当输入的电压小于阈值电压VO时，即温度小于25，控制压缩机停止制冷，则指示灯绿灯发光。整体性能测试电路如图11所示。图11 整体性能测试电路五结论本课题是要设计一个空调机温度控制器，能够通过电压的变化来检测温度的变化，实现报警。本设计就是通过温度传感器输出信号的差值来判断的，此电路所用的器材占用面积很小，而且电路简单，一旦发生温度异常，蜂鸣器会在第一时间响起。由于电路首先部分是运用两级放大器，所放大的倍数可以根据实际情况进行调节，此电路图中放大的倍数为1000倍，但这并不是固定的，要根据时间情况进行选择。当经放大后得到电压差大于VO时，这样则会输出高电平，得到电流，作用在蜂鸣器和发光二极管上，使蜂鸣器响起并且红色指示灯发光。如果电压差小于VO时，则会输出低电平，蜂鸣器和红色指示灯将不工作，绿色指示灯发光，显示工作正常。六性价比 本文设计的直流稳压电源及电压指示电路在器件的选用方面充分考虑了成本因素。所使用的元器件，都属于常用器件，很容易获得，而且所有的元器件的价格都非常低廉。在进行电路设计时，在保证电路输出信号质量的同时，尽量减少元器件的使用数量。可以说，此电路所用的元件数量少、价格低、获得容易、连接简单，但输出信号的质量很高，电路性能优良，拥有很高的性价比。七课设体会及合理化建议通过这三周的综合课程设计使我学会了很多，这段时间我查阅了很多关于温度检测报警电路的资料，并通过各种方式，如上网，翻阅相关书籍，询问老师等等，这对我日后的学习很有帮助。通过这次课设，我对Multisim和protel软件有了更多的了解，对其的使用也更加熟练。在做可设的过程中，不可避免会出现问题，比如程序不能运行，连出的电路不能工作，数据的错误等等。经过老师、同学的帮助，在进行修改后，仿真电路终于可以正常的运行。我觉得电路是否能正常运行并不重要，重要的是学习的过程，在这个过程中我锻炼了自学能力并培养了坚持的信念，而这些恰恰是我日后工作所需要的。参加工作后身边没了老师的指导，靠的就是自己的自学与坚持。非常感谢这次的课设，在此向我的指导教师致以深深的谢意，感谢老师的耐心指导。在这次课程设计的过程中我也看到了自己的不足，如对知识的掌握还是不够牢固，有很多东西现在不能熟练的掌握，对于软件的控制能力也不是很好，希望日后会提供给我们更多的锻炼机会来培养我们的实践能力。参考文献1 童诗白、华成英主编者.模拟电子技术基础. M北京：高等教育出版社，2006年2 黄继昌等编著.数字集成电路应用300例.M北京：人民邮电出版社，2002年3 赵负图主编.国内外最新常用传感器和敏感元器件性能数据手册.M辽宁: 辽宁科学技术出版社，1994年 4 张洪润、张亚凡主编. 传感技术与应用教程. M北京: 清华大学出版社， 2005年5 何希才编著.常用电子电路应用365例.M北京：电子工业出版社，2006年6 高吉祥主编. 电子技术基础实验与课程设计. M北京：电子工业出版社，2005年7 孙传友等编著.测控电路及装置.M北京：北京航空航天大学出版社，2002年附录I 总电路图附录II 元器件清单序号编号名称型号数量1R1、R6、R7、 R8、 R11、R13、R14、R15、 R16、R1