4实验指导温度滞回控制应用电路

1、1.1.1项目背景温度传感器是实现温度检测和的重要器件，在种类繁多的传感器中，温度传感器是应用最广泛，发展最快的传感器之一。在工业生产的自动化流程中，温度监测点要占全部测量点的一半左右。在生活中，含有温度检测的电器无处不在，例如饮水机，冰箱等各种制冷制热电子设备中都含有温度滞回电路。1.1.2任务要求现有一个工厂，有一个风扇系统，当现场温度=30时，风扇打开，当现场温度30时，风扇关闭。一段时间后，发现风扇经常烧坏，最后发现是由于现场温度一直在 30左右来回变动，造成1.1 项目（ 温度滞回应用电路）风扇频繁启动，导致风扇发热烧坏。为了改进风扇系统，在系统中增加滞回功能，温度高于或者低于值 1

2、，风扇才进行状态变化。保证风扇系统的稳定。我们现在设计一个温度滞回应用电路，使用 LM35 温度传感器当前室内的温度，使用电阻分压获取一个比较值，设置滞回区间为 0.42-0.47，利用比较器比较来风扇系统。1.1.3项目实施工具准备示波器、电烙铁、万用表电子资料1、温度滞回应用电路讲解资料2、温度滞回应用电路电路图基础知识储备（一）LM35 温度传感器LM35 是由National Semiconductor所生产的温度传感器，其输出电压为摄氏温标。LM35 是一种得到广泛使用的温度传感器。输出可以从 0开始。在常温下，LM35 不需要额外的校准处理即可达到1/4的准确率。LM35 的输出电

3、压与摄氏温度的线形关系可用下面公式表示，0时输出为 0V，每升高 1，输出电压增加 10mV。Vout (T) = 10mV T LM35 工作电压 430V，在上述电压范围以内，从电源吸收的电流几乎是不变的（约 50A），所以自身几乎没有散热的问题。这么小的电流也使得该在某些应用中特别适合，比如在电池供电的场合中，输出可以由第三个引脚取出，根本无需校准。规格参数1、工作电压：直流 430V；2、工作电流：小于 133A3、输出电压：+6V-1.0V4、输出阻抗：1mA 负载时 0.1；5、精度：0.5精度（在+25时）；6、漏泄电流：小于 60A；7、比例因数：线性+10.0mV/；8、非线

4、性值：1/4；9、校准方式：直接用摄氏温度校准；10、额定使用温度范围：-55+150。基本工作原理温度传感器电路将测量到的温度信号转换成电压信号输出到信号放大电路，与温度值对应的电压信号经放大后输出至 AD 转换电路，把电压信号转换成数字量送给单片机系统，单片机系统根据显示需要对数字量进行处理，再送温度显示系统进行显示。LM35 引脚图如下图所示（二）滞回滞回，它有两个转折的门限值。常用饮水机中的温控开关，就是比较简单典型的具有滞回特性的器件。假如设定开关工作的温度是T1，如果开关没有滞回的特点，当达到这个温度时，电热器断开，温度下降，当低于这个温度时，电加热器接通。这样电热器就会在这个温度

5、附近频繁接通和断开，在临界区附近产生振荡，所以，温控开关一般是具有滞回的特点。应用到风机的打开关闭中，风机开关一般是具有滞回的特点，动作（断开）温度 TH 和复位（接通）温度TL 有一定的温度差回复误差。比如：设定开关断开的温度是小于25，复位接通的温度是大于 28，回复误差根据需要可以调整，这样就解决了风机开关频繁接通和断开的问题。接通到断开，断开到接通沿着不同的路径，不走回头路，此过程称为风机的滞回过程。滞回可以防止温度在一个值左右不断变化时，引起设备频繁打开关闭，导致设备烧坏。（三）迟滞比较器迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。在反相输入单门限电压比较器的基础上引入正反馈网络，

6、就组成了具有双门限值的反相输入迟滞比较器。由于反馈的作用这种比较器的门限电压是随输出电压的变化而变化的。它的灵敏度低一些，但能力却大大提高。迟滞比较器滞回区间电阻计算R1R2U=+UU+ HomRR + RR + R1212U= - R1U+ R2U+LR + RomR + RR1212项目实施步骤电路原理图设计1.主电路温度滞回电路设计：由温度电路与比较器组成的温度滞回电路，通过输出控制继电器的打开关闭LM393 为常用的电压比较器，选用这个组成的比较器，比较器输出要添加上拉电阻保证输出电平的稳定。通过比较器的输出继电器的吸合断开lLM393 的反相输入端是温度电路，在 T1 点可以测量当前

7、温度对应的电压值lLM393 的同相输入端是由分压和滞回得到的基准电压范围产生电路，在T3 点可以测量滞回区间的阈值lLM393 通过 2 个输入端的比较输出高低电平继电器的动作，在T2 点可以测量比较器输出的高低电平l继电器未通电时，处于断开状态（不吸合）状态，当比较器输出高电，继电器为闭合（吸合）状态，当比较器输出为低电平时，继电器为断开状态（不吸合）状态2.电源电路设计：主电路为 5V 供电,因此可以采用高效稳压的 LM2596-ADJ 组成的输出电压灵活可调的 5V 输出的电源电路供电，设计好的电源电路如下图所示。电路功能测试将T1 点接入示波器或万用表，给 LM35 温度传感器加热，

8、观察继电器何时吸合何时断开，通过给电烙铁给温度传感器加热，我们可以看到当 T1 点电压值小于 0.42 的时候，继电器吸合，D7 红灯亮，当T1 点电压值大于 0.47 的时候，继电器断开，D6 红灯亮电路调试分析电路调试分析一：温度传感器的电压值小于 0.42V 时，继电器断开，不吸合分析：可能是继电器的问题或者是继电器断开的电压值没达到，从输入到输出，测量各测试点的电压是否正常，范围，查找分析调试：演示电路调试分析二：LM393 输出接上拉电阻，加多大合适分析：LM393 的输出为集电极开路，主要目的是为了适应不平的需要。将输出上拉到不同的电平，例如 3.3V、5V 和 10V 等，以适应

9、后级电路的需要，增强了灵活性。按照电路结构分析，在正常使用的情况下，输出时必须接上拉电阻。加上拉电阻可以增加电路的稳定性，电阻值的取值范围一般在5K-50K 之间，电阻太小了电路反而不稳定。上拉电阻阻值的选择原则包括:1、从节约功耗及的灌电流能力考虑应当足够大；电阻大，电流小。2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小；电阻小，电流大。3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。以上三点,通常在 5k 到 50k 之间选取。对下拉电阻也有类似道理电路调试分析三：滞回区间（0.42-0.47）范围电阻的确定分析：其中 U+L 为区间最小值 0.42，U+H 为区间最大值 0.47，根据叠加定理计算相应电阻的电阻值R1R2U=U+U+ HR