武汉理工大学模电课设温度控制系统设计

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1、课程设计任务书学生姓名：张亚男专业班级：通信1104班指导教师：李政颖工作单位：信息工程学院题目:温度控制系统的设计初始条件：TEC半导体制冷器、UA741运算放大器、LM339N电压比较器、稳压管、LM35温度传感器、继电器要求完成的主要任务:一、设计任务：利用温度传感器件、集成运算放大器和Tec(ThermoelectricCooler，即半导体致冷器)等设计一个温度控制器。二、设计要求：（1）控制密闭容器内空气温度（2）控制容器容积>5cm*5cm*5cm（3）测温和控温范围0℃~室温（4）控温精度±1℃三、发挥部分：测温和控温范围：0℃~（室温+10℃）时

2、间安排：19周准备课设所需资料，弄清各元件的原理并设计电路。20周在仿真软件multisim上画出电路图并进行仿真。21周周五前进行电路的焊接与调试，周五答辩。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日温度控制系统的设计1.温度控制系统原理电路的设计...................31.1温度控制系统工作原理总述......................31.2方案设计......................................32.单元电路设计....................................42.1温度信

3、号的采集与转化单元——温度传感器........42.2电压信号的处理单元——运算放大器..............52.3电压值表征温度单元——万用表..................72.4电压控制单元——迟滞比较器....................82.5驱动单元——继电器............................102.6TEC装置.......................................112.7整体电路图....................................123.电路仿真..........

4、...............................123.1multisim仿真..................................123.2仿真分析......................................144.实物焊接.........................................155.总结及体会.......................................166.元件清单.........................................187.参考文献....

5、.....................................191.温度控制系统原理电路的设计1.1温度控制系统工作原理总述一、原理框图温度显示提取温度值温度电压转换器温度信号TEC调节继电器触发装置比较器二、简单原理叙述先采集室内温度信号，将其转化为电压或者电流，并线性放大再用万用表测取，可以直接线性反映温度值。对于提取出的温度值，输入比较器与我们所设定的电压(设定温度对应的电压)进行比较，若高于所设定电压，则TEC装置开始制冷；若低于所设定的电压值，则TEC装置开始加热。这样循环往复执行这样一个周期性的动作，从而把温度控制在一定范围内。1.2方案

6、设计方案一：想要让电路正常稳定的工作，必须要有一个关于温度的准确信号值，为了使信号输出误差很小，可以选用桥式测压电路，这样可以得出较为准确的与温度相对应的电压值。关于比较部分可以选用比较器LM339构成迟滞比较器，再利用电位计来调节上下限电压，将输出电压值与设定的电压值（与设定的温度值相对应）进行比较来控制三极管，从而控制继电器的开闭以达到控制TEC装置的目的。方案二：用温度传感器LM35采集室内温度，直接将温度信号转化成电压信号。由于LM35转化成的电压信号较小，因此用运算放大器将信号进行无损放大，并用反相比例器反向输出的电压值即为与我们设定的温度对应的值。对于

7、提取出的温度值，输入迟滞比较器与我们所设定的电压(设定温度对应的电压)进行比较，若高于所设定电压，则用TEC装置开始制冷；若低于所设定的温度，则用TEC装置开始加热，从而达到控制温度的目的。分析得出，方案一和方案二都可行。但是，方案一中获取电压信号的电路比较复杂，方案二中的温度传感器可以直接将温度信号转化为电压信号，再进行无损放大，相对较方便。综合考虑，我选择方案二。2.单元电路设计2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器一、温度传感器的选择：根据设计要求，可以测量并控制0到室温的温度，精度要达到±1℃。也就是说基本要求为传感器可以测量0到室温的温度，并且具有

8、很好的稳定