基于PROTEUS的温度控制电路设计与仿真

1、基于PROTEUS的温度限制电路设计与仿真学生姓名：赵殿锋指导教师：郭爱芳专业：机械电子工程基于PROTEUS的温度限制电路设计与仿真关键词：AD590运算放大器电压跟随器 电压比拟器 晶体管0引言温度限制在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中有举足轻重的作用.对于不同场所、工艺、 所需温度范围、精度等要求,那么采用的测温元件、测温方法以及对温度的限制方法也将不同.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

2、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.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Proteus来设计与仿真以提升限制系统的开发效率.1限制系统根本原理系统中包含温度传感器,K C转换电路,限制温度设定装置、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,K C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,由于传感器产生的信号很微弱.系统中有运 算放大器组成的比拟器来使传感器产生的信号与设定的信号相比拟,由比拟器输出电平来限制执行

3、机构工 作,从而实现温度的自动限制.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 1RA/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业.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,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

4、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(MA)等于所处环境的热力学温度,即式中,1r一流过AD590的电流,单位为Ra, T热力学温度,单位为 K;(2)测量范围为-55C150C;(3) AD590的电源电压范围430V,可以承受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

5、高,AD590的非线性误差仅为 ±0.3o3单元电路设计与电路原理3.1 温度一电压转换电路电路中,电压跟随器做缓冲级及隔离级.由于,电压放大器的输出阻抗一般比拟高,通常在几千欧到 几十千欧,如果后级阻抗比拟小,那么信号就有比拟大的一局部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.3.2 K-C转换电路由于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限制,所以要进行温度转换.Rb当 R1 = R2和 Rb = RfW,删为 Rf1R1、R2、Rb、Rf1和U I2的选取的原那么是令环境温度为 0c时UO2为0V.3.3 放大电路为使

6、输出电压与限制温度的相互关系清楚表现出来,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 温度比拟电路温度比拟电路主要由电压比拟器构成,电压比拟器是对输入信号进行鉴别与比拟的电 路,是组成非正弦波发生电路的根本单元电路.电压比拟器的功能是比拟两个输入电压的大小,当“ +输入端电压高于“-输入端时,电压比拟器输出高电平,反之那么输出低电平. 由于比拟器只有低电平和高电平两种状态,所以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, 又是为了使比拟器输出状态的转换更加快速,以提升响应速度,一般在电路中接入正反应.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,从而限制加热装置.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,预防晶体管被击穿.4仿真结果温度/C结果0灯亮加热20灯亮加热49灯亮加热50灯亮加热51刈火停止加热80火火停止加热0c时仿真结果20 c时仿真结果49 c时仿真结果50 c时仿真结果51c时仿真结果80 c时仿真结果5参考文献1、?水温