简易水温控制器设计报告

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1、华北科技学院课程设计简易水温控制器设计报告目录一．设计要求2二．设计作用、目的2三.设计的具体实现31.系统概述32.单元电路设计、仿真与分析4四.心得体会及建议21五.附录23六.参考文献2525华北科技学院课程设计简易水温控制器设计报告一．设计要求设计一个简易的水温控制器，在市电的情况下，能够检测容器内水的温度，以检测到的温度信号控制加热器的开关，将水温控制在一定的范围之内。（1）.当温度小于t1时，两个电阻丝同时通电加热，将容器内的水加热；（2）.当水温大于t2，但小于t1时，仅一根电阻丝通电加热

2、；（3）.当水温大于t2时，两根电阻丝都不通电；（4）.用显示电路显示出开关通断情况；（5）.电源：220V/50HZ的工频交流电供电；（6）.根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程；（7）.利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单。二．设计作用、目的模拟电路课程设计是电子技术基础课程的实践性教学环节，通过课程设计，要求达到以下目的。（1）.通过水温控制器的设计，使我们能够巩固和加深对模拟电子电路基本知识的理解，了解日常电子产品的设计与应用；（2）.培养

3、学生根据课题需要选学参考书籍，查阅手册，图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入研究有关问题，学会自己分析并解决问题的方法。25华北科技学院课程设计（3）.通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。（4）.了解与课题有关的电子电路及元器件的工程技术规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图等。三.设计的具体实现1.系统概述水温控制器电路的总体框图如图所示。它由水温检测电路、比较电路、电

4、阻丝开关电路，显示电路和电源电路5部分组成。水温检测电路比较电路电阻丝开关电路电源电路显示电路图1简易水温控制电路的总体框图水温检测电路的功能是利用温度传感器的特性检测水温的变化，在这里利用可变电阻代替热敏电阻，同时将温度信号转化为电信号。比较电路的功能是利用比较器的原理实现水温范围的确定，同时利用滞回比较器的迟滞特性来避免跳闸现象。电阻丝开关电路的功能是完成控制电路和对水温的加热。显示电路的功能是利用发光二极管将电阻丝通电与否显示出来。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。25华北科技学院课程设

5、计2.单元电路设计、仿真与分析2.1水温检测单元电路图2桥式温度测量电路如上图所示桥式温度测量电路，检测元件可采用铂电阻。运放要选择输入电阻较大的运算放大器，其共模抑制比必须高一点以保证运放的精度，为了使运放两端输入平衡，两个5.6K的电阻要尽量相等。当铂电阻电压改变的时候会给运放部分一个电压差，这个电压差再经过以上的规律放大后可以数去一个电压信号，此电压信号是随温度变化而正比变化的。2.1.1电路仿真25华北科技学院课程设计图3温度测量电路仿真图上图为设计软件下仿真的截图，在末端可以加装电压表，调节滑

6、动变阻器可以使输出电压改变，于是可以得出其已经具备的将温度信号转变为电信号的能力。2.1.2元器件的选择及参数的确定为了获得比较高的测量精度，电阻可以选用1%的五环金属膜电阻，或者采用电位器调节得到两只匹配的300K电阻，尽可能实现匹配，提高电路的共模抑制比，运放要选择输入电阻较大的预算放大器,在此电路中，可选用LM324。LM324:25华北科技学院课程设计图4LM324管脚连接图LM324系列器件是带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以

7、工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图所中25华北科技学院课程设计示的符号来表示，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。2.2比较单元电

8、路比较电路也即水温检测和水温范围测量电路。将输入的变化的电压与基准电压（上下限电压）进行比较，通过运放输出高低电平来控制后面的电路。电路图如图5所示：U2UsU1Uo2Uo1图5比较单元电路图25华北科技学院课程设计电阻型温度传感器是最典型也是最简单的一种温度传感器，它的工作原理是通过阻抗的变化来表示温度的变化，同时将温度信号转化为电信号Us。即Us代表了实际的水温t。如图5所示，R1，R2是可变电阻，调节R1，R2的阻值，可以改变Us的大