水温控制系统设计

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1、水温控制系统设计一、常用电元器件电阻，电容及电感，.三极管，模拟集成电路二、模拟电子电路设计方法及步骤电子系统组成电子电路通常分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型等三种。无论哪种电子电路，它们都是能够完成某种任务的电子设备。一般将规模较小、功能相对单一的电子电路称为单元电路，实际应用中的电子系统则由若干单元电路构成。通常，一个电子系统由输入、信息处理、输出三大部分组成，用来实现对信号的变换、放大和传输。图1-1为电子系统组成框图。控制对象或负载输出电路信息处理输入电路现场信息图2-1电子系统组成框图方案设计按照系统总的设计要求，将电路划分为

2、若干功能模块（即将系统划分为完成某项任务的模块），从而得到系统方框图，每一个方框图即为一个单元电路。按照系统性能指标要求，规划出各单元电路所要完成的任务，确定各模块输入与输出之间的关系。最后决定单元电路的结构，所谓决定单元电路的结构，即为决定单元电路的组成方式，例如单元电路的组成方式为放大电路，滤波电路等。电路设计电路设计是按功能模块确定的单元电路设计。在该部分设计中，应详细拟定单元电路的组成，性能指标及与前后级的关系，例如进行单元电路设计。如果（即单一电路）的任务是对信号进行放大，应确定是低频放大器还是高频放大器。在此基础上，是应明确是采用分

3、立元件还是采用模拟集成电路。若采用分立元件组成电路，要考虑是采用三极管还是采用场效应管等。选用NE555定时器，由组成的振荡器等。电路仿真及测试①仿真在各功能模块中的单元电路设计及器件设计完成后，可使用电子设计自动化中心PSPice,Multisim等应用软件进行仿真，这样，即可检验电路设计及元件选择的合理性，而且可避免在实际测试设备中使用大量元器件，以提高设计效率，从而减少设计周期。①调试调试分为单元电路调试及整机调试，在调试中应首先对各功能模块中设计的单元单元进行调试，然后进行整机测试。2.电路设计与器件设计1）信号调理模块①电路设计信号调

4、理模块的任务是将非电量转换成电量，然后加以放大，将非电量转换成电量的传感器用热敏电阻。当环境温度发生变化时，热敏电阻的阻值发生变化，利用这一特性，将非电量（温度）转换成电量（热敏电阻上的压降变化），因此，信号调理模块可以用三极管组成的放大电路，还可以用由运算状态组成的放大电路。这里选用由运算状态组成的放大电路最为方便。电路如图3-2所示。由图3-2，由运放组成的放大器为同相比例运算放大电路，其电压增益，即这样，，其中热敏电阻上的电压。电路的设计思想是这样的：设热敏电阻在环境温度为时阻值为则=，这样当选用负温度系数电阻时（关于这点，以后再详细介绍

5、），环境温度越高，则热敏电阻的阻值愈小，设环境温度为时，其阻值为，则此时)这样由于温度变化引起的热敏电阻变化，就通过运算放大器转换成了电信号。采用同相比例运算电路的理由如下：由于同相比例放大电路具有深度电压串联负反馈电路，它的输出电压较稳定，其输出电阻很小，故对后级电路而言，相当于一个电压源，因此带负载能力强。串联型的负反馈其输出电阻增大，这样就减少了对前级电路取用的电流。故对前级电路的测量精度不会产生不良影响。②器件设计a.运放的选择器件设计要从整个系统的角度来考虑：①是采用双电阻供电的运放还是采用电源供电的运放？②是采用精度型运放还是采用普

6、通型运放(从价格来考虑)？普通型运放常有的有，其供电电源为±5V～±18V，且可以用正电源以+5V～+18V供电；精度型运放常有的有OP07,其电源供电范围为±5V～±18V通常为±12V，且不能单电源供电。综合以上情况，选用运放且采用+5V单电源供电。图3-2所示电路中的电阻及的阻值要结合热敏电阻的具体参数来确定。将热敏电阻的阻值转换成电压的电路可采用分压电路，如图3-3所示。这里分压电压值应在1～3V，（为什么要这样选择，请同学们自己思考）分压电路的直流电源采用+5V电源。b.热敏电阻的选择热敏电阻从结构上可分为正温度系数电阻和负温度系数电

7、阻，正温度系数电阻（PTC）是当温度增加时，其电阻阻值迅速增大；负温度系数电阻（NTC）是当温度增加时，其电阻阻值呈非线性减小。正温度系数电阻一般应用于电冰箱和压缩机启动电路、彩色电视机消磁电路、电动机过热保护等电路中。负温度系数热敏电阻一般应用于各种电子产品中的温度检测、温度控制等。常用的温度检测用NTC热敏电阻有MF53～MF57系列，每个系列又有多种型号，同一类型不同型号的NTC;其标称电阻阻值也不相同。常用测温及温度控制用NTC热敏电阻有MF51系列、MF54系列、MF55系列等,因此,信号调理部分电阻的选择是在选定热敏电阻后来进行的。

8、c.电路外围电路所用元件参数计算电路的设计以选定的热敏电阻系数入手，然后计算出所需要的电压增益，以ＭＦ58系列热敏电阻为例说明计算方法。经查，在时，电