基于PROTEUS的温度控制电路设计与仿真

1、基于PROTEU的温度控制电路设 计与仿真作者:日期:基于PROTEUS的温度控制电路设计与仿真学生姓名：赵殿锋 指导教师：郭爱芳学号：0 联系方式:专业：机械电子工程基于PROTEUS的温度控制电路设计与仿真关键词：AD590运算放大器电压跟随器 0引言温度控制在冶金、化工、所需温度范围、精度等要求，电压比较器晶体管建材、食品、机械、则采用的测温元件、石油等工业中有举足轻重的作用。对于不同场所、工艺、 测温方法以及对温度的控制方法也将不同。Proteus是90年代英国Labcenter Electronics公司开发的一款 EDA仿真工具软件，该软件可仿真数电、 模电、单片机至ARM7等不同

2、电路，仿真和调试时，能够很好地与 Keil C51集成开发环境连接，仿真过程 可从多个角度直接观察程序运行和电路工作的过程与结果，简化了理论上程序设计验证的过程。Proteus 来设由于Proteus仿真过程中硬件投入少、设计方便且与工程实践最为接近等优点，本文采用 计与仿真以提高控制系统的开发效率。1控制系统基本原理系统中包含温度传感器， KC转换电路，控制温度设定装置、数字电压表、放大器、指示灯、继电 器和电感(加热装置)等构成。温度传感器的作用是将温度信号转换成电压或电流信号，KC转换电路将热力学温度转换成摄氏温度。放大器起到信号放大的作用，因为传感器产生的信号很微弱。系统中有运 算放大

3、器组成的比较器来使传感器产生的信号与设定的信号相比较，由比较器输出电平来控制执行机构工 作，从而实现温度的自动控制。2 AD590温度传感器AD590是美国ANALOG DEVICES 公司的单片集成两端感温电流源， 其输出与绝对温度成比例。 在4V 至30V电源电压范围内，该器件可充当一个高阻抗、恒流调节器，调节系数为1 A/K .片内薄膜电阻经过激光调整，可用于校准器件，使该器件在298.2K (25C)时输出298.2 A。目前采用传统电气温度传感器的任何温度检测均可应用AD590，AD590无需支持电路，单芯片集成，无需线性化电路、精密电压放大器、电阻测量电路和冷结补偿。除温度测量外，

4、还可用于分立元件的温度 补偿或校正、与绝对温度成比例的偏置、流速测量、液位检测以及风速测定等。AD590可以裸片形式提供， 适合保护环境下的混合电路和快速温度测量。AD590特别适合远程检测应用，它提供高阻抗电流输出，对长线路的压降不敏感。任何绝缘良好的双绞线都适用，与接收电路的距离可达数百英尺。这种输出特性还 便于AD590实现多路复用。AD590的主要特性为：(1)流过器件的电流(A )等于所处环境的热力学温度，即Ir /T 1式中，I r 流过AD590的电流，单位为 A , T 热力学温度，单位为 K;(2) 测量范围为-55 C150C;(3) AD590的电源电压范围430V，可以

5、承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件即使反接也 不会被损坏；(4) 输出电阻为710m ；(5) 精度高，AD590的非线性误差仅为03C。3单元电路设计与电路原理3.1温度一电压转换电路Uo1 1 A RvccAD5906x>Uoi电路中，电压跟随器做缓冲级及隔离级。因为，电压放大器的输出阻抗一般比较高，通常在几千欧到 几十千欧，如果后级阻抗比较小，那么信号就有比较大的一部分损耗在前级的输出电阻中。此时，就需要 电压跟随器进行缓冲，起到承上启下的作用。3.2KC转换电路因为AD590输出的电流值对应热力学温度，而我们采用摄氏温度来进行控制，所以要进行温度转换。Rf1UiiUo2

6、当R1 R2和Rb Rf 1时，则上式为Uo2 Rf1 Uii Ui2R2R1、R2、Rb、Rfl和“2的选取的原则是令环境温度为0 C时UO2为0V。3.3放大电路为使输出电压与控制温度的相互关系清晰表现出来，设计一个反相比例运算放大器，这里将放大倍数设计为十倍，用数字电压表可以实现温度显示。3.4温度比较电路温度比较电路主要由电压比较器构成，电压比较器是对输入信号进行鉴别与比较的电 路，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路。电压比较器的功能是比较两个输入电压的大小，当“ + ”输入端电压高于“-”输入端时，电压比较器输出高电平，反之则输出低电平。 由于比较器只有低电平和高电平两种状态，所以

7、其中的集成运放工作在非线性区。从电路结构上看，运放常处于开环状态， 又是为了使比较器输出状态的转换更加快速，以提高响应速度，一般在电路中接入正反馈。3.5继电器驱动电路当被测温度超过设定温度值时，继电器动作，使继电器断开，停止加热；反之被测温度低于设定温度值时，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得电，从而控制加热装置。二极管VD的作用是继电器线圈断电瞬间，二极管提供能量释放回路，防止晶体管被击穿。4仿真结果温度厂C结果0灯亮加热20灯亮加热49灯亮加热50灯亮加热51灯灭停止加热80灯灭停止加热oc时仿真结果温度转电压I电压比鮫器输出6电压跟随器输出:当前

8、温度值IL1 H-< = 12V20 C时仿真结果温度转电圧令令电压比网器输出电压跟随器输出 当前温度值L1；2Vt_ I49C时仿真结果温度转电压JL电压跟随器输出当前温度值-L1 . / 50 C时仿真结果温度转电压电压比较器输出4、(BBT/Hm/bWk Wj 轄 J,1/皿丿 1.山丿 pufli J电压跟随器输出当前温度值L1II17V51 C时仿真结果温度转电压 A '*III电压比较器输出屯压跟随器输出当前箱度值L112V80 C时仿真结果温度转电压电压比较器输出电压跟随器输川当前温度值L112V5参考文献1、水温测量与控制电路的设计与仿真 ，百度文库,2、AD59

9、0百度百科,3、电压跟随器，百度百科,4、张菁，单片机温度控制系统方案的研究J，上海交通大学学报，2007.1,Vol41,No.1总电路参考图电路设计元件清单Total Parts In Design 2411 ResistorsQuantity ReferencesValueOrder Code8R1-R4 R8-R10 R1210k2R5. R61001R799004 Integrated CircuitsQuantiw ReferencesValueOrder Code3U1-U3OP AMP1U4COMPI1 Tan sistorsQuantitv ReferencesWlueOrder Code1Q1HPN1 DiodesQuantity