样本2正文恒温.docx
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样本2正文恒温
综述
很多的应用不需要精确的温度测量。
精确的温度测量是成本高的。
降低一点精度要求,就会有很多可供选择的成效方案,例如可选用:
二极管、热敏电阻、RTD(电阻温度计)、热电偶、硅温度计等测温方法。
在选择温度感测电路时,传感器的成本比温度范围、稳定性或精度更重要。
实现温度信号调理3种最经济的方法是用热电偶、二极管和热敏电阻。
本设计采用硅三极管3DG6做为感温探头,电压比较器采用LM324,降低了元件的成本。
温度传感器的应用范围很广,它不仅广泛应用于日常生活中,而且也大量应用于自动化和过程检测控制系统。
1.器件选择和基本电路
1.1主要器件的选择
本设计采用LM234作为主要器件,LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图1-1所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。
两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
LM324的引脚排列见图1-1。
由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。
图1-1LM324的表示符号和引脚排列
1.2测温电路
空调温控电路的感温探头采用一只硅三极管3DG6,把它接成二极管形式。
硅晶体管发射结电压的温度系数约为-2.5mV/℃,即温度每上升1度,发射结电压变会下降2.5mV。
运放A1连接成同相直流放大形式,温度越高,晶体管BG1压降越小,运放A1同相输入端的电压就越低,输出端的电压也越低。
这是一个线性放大过程。
在A1输出端接上测量或处理电路,便可对温度进行指示或进行其它自动控制。
图1-2测温电路图
1.3电压比较器
当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大(实际上是很大,如LM324运放开环放大倍数为100dB,既10万倍)。
此时运放便形成一个电压比较器,其输出如不是高电平(V+),就是低电平(V-或接地)。
当正输入端电压高于负输入端电压时,运放输出低电平。
图1-3中使用两个运放组成一个电压上下限比较器,电阻R1、R1ˊ组成分压电路,为运放A1设定比较电平U1;电阻R2、R2ˊ组成分压电路,为运放A2设定比较电平U2。
输入电压U1同时加到A1的正输入端和A2的负输入端之间,当Ui>U1时,运放A1输出高电平;当Ui 运放A1、A2只要有一个输出高电平,晶体管BG1就会导通,发光二极管LED就会点亮。 若选择U1>U2,则当输入电压Ui越出[U2,U1]区间范围时,LED点亮,这便是一个电压双限指示器。 若选择U2>U1,则当输入电压在[U2,U1]区间范围时,LED点亮,这是一个“窗口”电压指示器。 此电路与温度传感器配合使用控制空调的制冷电机。 , 图1-3空调电压比较器 1.4A/D转换和显示电路 电流转换成电压,由于此信号为模拟信号,因此,要进行数码显示,还需将此信号转换成数字信号。 本设计采用MCI4511BCD码锁存/七段译码/驱动器。 驱动共阴极LED数码管。 图1-4为MCI4511引脚排列管。 图1-4MCI4511引脚排列 其中,A、B、C、D—BCD码输入端;a、b、c、d、e、f、g—译码输出端,输出“1”有效,用来驱动共阴极LED数码管; —测试输入端, =“0”时,译码输出全为“1”; —消隐输入端, =“0”时,译码输出全为“0”; LE—锁定端,LE=“1”时译码器处于锁定(保持)状态,译码输出将一直保持在LE=0时的数值,而此时LE=0为正常译码。 表1-1MCI4511功能表 输入 输出 LE D C B A a b c d e f g 显示字形 × × 0 × × × × 1 1 1 1 1 1 1 × 0 1 × × × × 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 1 1 1 × × × × 锁存 锁存 表1-1为MCI4511功能表。 MCI4511内接有上拉电阻,故只需在输出端与数码管笔端之间串入限流电阻即可工作。 译码器还有拒伪码功能,当输入码超过1001时,输出全为“0”,数码管熄灭。 当对此电路进行操作时,只要接通+5V电源和将十进制数的BCD码接至译码器的相应输入端A、B、C、D即可显示0~9的数字。 四位数码管可接受四组BCD码输入。 采用MC14433的转换电路如图1-5所示。 此电路的作用是通过A/D转换器MC14433将模拟信号转换成数字信号,以控制显示电路。 其中MC14511为译码/锁存/驱动电路,它的输入为BCD码,输出为七段译码。 LED数码显示由MC14433的位选信号DS1~DS4通过达林顿阵列MC1413来驱动,并由MC14433的DS1、Q2端来控制“+”、“-”温度的显示。 当DS1=1,Q2=1时,显示为正;Q2=0时,显示为负。 图1-5A/D转换和数码显示电路框图 2.设计思路和方案 2.1设计基本原理 空调温度控制器的实际工作温度由温度传感来测量,然后将测得的温度和输入设定温度值相比较,如果达到阈值电压,比较器将驱动执行单元,使空调机运转制冷开始,当工作温度低于输入设定温度时,空调机运转制热。 采用MC14433转换电路的作用是通过A/D转换器MC14433将模拟信号转换成数字信号,以控制显示电路。 其中MC14511为译码/锁存/驱动电路,该电路组成的温控器,它具有线路结构简单、无机械触点、温控范围宽、安装及使用方便于工作、控温效果理想等优点。 2.2设计框图 图2-1空调温控器设计框图 3.空调温度控制器电路图 图3-1温控器原理图 结论 温度控制器的种类很多,根据现场使用条件,选择恰当的传感器类型才能保证控制的准确可靠,并同时达到增加使用寿命和降低成本的目的。 本空调温度控制器的主要元件是LM324,其感温电路和电压比较器电路都采用LM324作为主要元件。 空调温控电路的感温探头采用一只硅三极管3DG6,把它接成二极管形式。 然后将测得的温度和输入设定温度值相比较,如果达到阈值电压,比较器将驱动执行单元,使空调机运转制冷开始,当工作温度低于输入设定温度时,空调机运转制热。 达到保持室温恒定的目的。 姓名: 学号: 日期: 参考文献 [1]陈强,林金表.综合电子电路应用指南[M].第1版,北京: 机械工业出版社,2004. [2]赵家贵(等).电子电路设计[M].第一版,北京: 中国计量出版社,2005. [3]黄永定,朱伟华,孙津平(等).电子线路实验与课程设计[M].北京: 机械工业出版社,2005. [4]华永平,王亚莉,马永兵(等).模拟电子线路——理论、实验与仿真[M].北京: 电子工业出版社,2005. [5]何书森何华斌(等).应用数字电路原理与设计速成[M].福建: 科学技术出版社,2000. [6]周亦武(等).运算放大器电路实践青少年电子入门快车[M].福建: 科学技术出版社,1998 该电路虽简单,确可以达到控制效果。 电路见图示。 工作原理如下: ST是WTQ-288型电接点压力式温度计,当恒温箱内的温度降低到下限时,ST的指针与下限接点接触,双向可控硅通过R被强制触发导通,接通加热器RL的电源,于是恒温箱内温度上升。 ST的指针转动,与下限触点脱离。 这时虽然触发回路已断开,但由于电容C的移相作用,当电源电压过零时,电容电流却不为零,这样,当电源反相后,仍能为双向可控硅提供触发电流而使可控硅导通。 当恒温箱内的温度上升到上限温度值时,ST电接点温度计的指针与上限接点接触,双向可控硅失去触发电流,在电源电压过零时关断。 这时恒温箱温度开始下降,当温度下降到下限值时,双向可控硅又被触发导通,接通加热器RL的电源,使恒温箱内温度上升,如此循环达到恒温的目的。 可控硅的功率可根据负载大小选取,功率加大时,应适当加大电容C的容量,以保证足够的触发电流。 课程设计体会 在大二的期末我们做了模拟电子课程设计,我们设计的是数字式简易温度控制器,这是一次很重要的实践活动,在设计过程中不仅锻炼了我们积极思考的好习惯,而且培养了我们一丝不苟的作风,严谨求实的态度,踏踏实实的精神。 本学期学习了《模拟电子技术基础》和《数字电子技术基础》这二门课程,通过完成这门课的课程设计,使我对以往的一些知识有了更深入的理解。 因为在此之前,我们都是在课堂上被动的听老师讲课,生硬的抄写笔记,很少主动去思考,去发现问题。 而这次课程设计为我们提供了亲自实践的机会,让我们自己去独立思考,提出问题,并且解决问题。 为了让自己的设计能够很完善,我们在设计过程中需要认真的翻阅大量的书籍,去网上搜寻资料,其与自己的想法正确的集合,形成自己的理论。 这既要求我们要有一个认真的态度来对待,又锻炼了我们求真务实的精神。 而且在设计过程中,还需要掌握一些必要的办公软件和画图软件,这对我们提高个人能力又很大的帮助。 自己认真的对待这次课程设计,会使我们受益匪浅。
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