电加热保温箱控制系统设计

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1、成绩课程名称：大学生业余制作设计题目：电加热保温箱控制系统设计姓名：学号：专业班级：指导老师：完成日期：学校：题目电加热保温箱控制系统设计姓名学号2班级指导老师1设计任务1.1设计目的(1)了解电加热保温箱的工作原理；(2)进一步学习数字逻辑电路设计方法及其工程实际应用的方法；(3)学习撰写专业技术文档。1.2设计内容保温箱简介电加热保温箱，有时也称为保温炉，在各行各业以及我们的家庭生活中都发挥着重要的作用，例如食品加工中的烤箱、养鸡厂的小鸡孵化车间（鸡蛋孵化期间需要保持恒温、恒湿）、汽车等工业产品喷漆

2、后需要的烘干装置、电焊条上裹上焊药后需要烘干而使用的烘干炉、甚至家庭使用的电加热洗浴器，等等。虽然因为各种各样的保温炉用途不同，因而对电加热保温炉的控制系统的要求也是不相同；因为用途不同，对电加热保温箱的称呼也不相同，有些保温箱被称为烘箱、有些被称为浴霸、有些被称为焙烘炉，等等。不过总的来说，对电加热保温箱的控制系统的最基本的要求是一致的，即要能实现加温和保温这两个最基本的功能。电加热保温箱的加热体可以是一组电炉丝，也可以是一组红外辐射加热体；电加热保温箱的工作温度可分为低温（室温--100℃）、中温（

3、100℃--300℃）、高温（300℃以上）；电加热保温箱的加热功率可粗略分为小功率（10千瓦以下）、中功率（10千瓦—100千瓦）、和大功率（100千瓦以上）；电加热保温箱的温度控制精度可以粗略分为低精度和高精度两大类。此外根据电加热保温箱的用途不同，还可以有不同的分类和命名方法。一般电加热保温箱控制系统的电路分为主回路电路和控制回路电路两大部分，主回路电路也称为强电部分，也就是与电炉丝相关的电路；控制回路电路部分也称为弱点部分，就是数字逻辑电路部分。本次设计的电加热保温箱工作原理和要求本次设计的电加

4、热保温箱是一个小型的保温箱，它用两根电炉丝加热（分别命名为P1和P2），每根电炉丝的功率是1000W。如果两根电炉丝同时工作（即通电），那么保温箱的加热功率为2000W，而如果只有其中的一个电炉丝工作，那么保温箱的加热功率为1000W。本次设计的电加热保温箱的工作温度范围是：从室温到80℃；保温温度是：55℃，即如果温度低于55℃，那么就加热（即接通电炉丝），如果温度达到或者高于55℃，就不加热（即断开电炉丝）。电加热保温箱控制回路控制回路的设计任务是：设计一个按钮AN、4只LED灯和2个直流继电器，以

5、及一个半导体温度传感器，并设计数字逻辑电路将它们连接起来，实现4.4.2节规定的控制逻辑。因为控制回路是弱电（用直流12V和直流5V供电），因此还需要设计一个合适的控制回路的电源电路。1.3设计指标或者要求（1）需要设计一个按钮AN。按钮AN的功能是：1）当给电加热保温箱接通电源时，2个电炉丝都不通电；2）当第一次按下按钮AN后，电炉丝P1接通，此时保温箱的加热功率为1000W；3）当第二次按下按钮AN后，电炉丝P1和P2都接通，此时保温箱的加热功率为2000W；4）第三次按下按钮时候，两个电炉丝P1和

6、P2都断开，此时保温箱的加热功率为0，即回到了状态1）。（2）需要设计4个LED指示灯：L1（红色）、L2（绿色）、L3（绿色）、L4（黄色）。其中，L1是电源指示灯，当电加热保温箱接通电源时，L1亮，表示电加热保温箱的电源已经接通；L2和L3分别是两根电炉丝P1和P2的指示灯：当电炉丝P1接通时，L2亮，否则灭；当电炉丝P2接通时，L3亮，否则灭；当温度达到达到或者高于55℃时，L4亮，否则灭。2设计过程1）直流继电器的线圈是属于控制回路的，而直流继电器的接点则属于主回路。因此在控制回路中，直流继电器

7、的线圈可以粗略认为相当于一个电阻，只不过流过它的电流较大，约40mA，它两端的电压较高，12V。2）如果需要用DC5V的电压，就选7805芯片，如果需要用DC12V的电压，就选7812芯片，它们的大小和引脚是一样的，可以直接替换。同理还有7809、7815、7824等不同型号芯片，分别对应直流9V，15V和24V电压。3）因为本设计并不要求精密测量温度，因此可以用温度继电器或者温度开关来进行温度控制。温度继电器或者温度开关的基本工作原理是，当温度超过规定温度是，开关就闭合或者断开，可以把它想象成是一个由

8、温度决定的开关就可以了。本设计需要选择一只55℃的温度继电器或者温度开关。3方案论证本实验可用两种方案实践：时序电路、嵌入式系统。采用时序电路时需要两个脉冲触发器组成时序电路，根据不同的需要可给出四种不同的状态给予控制；而采用嵌入式的方法则需使用51单片机，编写适当的程序使其拥有控制功能。前者成本明显低于后者，且在这次实践中工序简单与后者，因此，将采用时序电路搭建保温箱的控制系统。4设计过程中遇到的问题以及解决办法本设计涉及强弱电之间的隔离