水温控制系统2

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1、中北大学课程设计说明书   学生姓名:胡全忠学号：0606024227学院: 电子与计算机科学技术学院专业:微电子学题目:水温控制系统  指导教师：文丰    2009年1月5日一．设计目的：1.掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；2.学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图；3.掌握应用EWB对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。二．设计要求：设计一个温度控制器，具体要求如下：1.控温和测温范围：室温20-80摄氏度2．控温精度：1摄氏度三.设计内容：1基本原理   温度控制器的基本组成框图如图1所示。本电路由温度传感器、K--

2、°C变换、温度设置、数字显示和输出功率级等部件组成。温度传感器的作用是把温度信号转换成电流或电压信号，K—°C变换器将绝对温度K转换成摄氏温度°C。信号经放大和刻度定标(0.1V／°C)后由三位半数字电压表直接显示温度值，并同时送入比较器与预先设定的固定电压(对应控制温度点)进行比较，由比较器输出电平高低变化来控制执行机构(如继电器)工作，实现温度自动控制。 2设计过程   a、温度传感器   建议采用AD590集成温度传感器进行温度—电流转换，它是一种电流型二端器件，其内部已作修正，具有良好的互换性和线性。有消除电源波动的特性。输出阻抗达10M欧姆，转换

3、当量为l微安／K。器件采用B—l型金属壳封装。B温度-电压变换电路如图2所示 2.k-c变换器因为AD590的温控电流值是对应绝对温度k，而在温控中需要采用oC，由运放组成的加法器可实现这一转换，参考电路如图3所示。原件参数的确定和-ur的选取思想是：零摄氏度（273k）时，Uo2=0V。    C、放大器   设计一个反相比例放大器，使其输出uo3满足100mv／°C，用数字电压表可实现温度显示。   d、比较器   由电压比较器组成，如图4所示。UREF为控制温度设定电压(对应控制温度)，Rf2用于改善比较器的迟滞迟滞特性，决定控温精度。   e、继电

4、器驱动电路   电路如图5所示。当被测温度超过设定温度时，继电器动作，使触点断开停止加热，反之被测温度低于设置温度时，继电器触点闭合，进行加热。            四电路仿真图由于找不到AD590温度传感器仿真，用电流源和电阻代表其模型，手动调整电流源的值，电流源代表绝对温度。I1=293uA，代表293K,Uo1=2.93V,Uo2=-200mv，Uo3=2V。代表输出20摄氏度；I1=300uA，代表300K,Uo1=3V,Uo2=-270mv，Uo3=2.7V。代表输出27摄氏度；I2=310uA，代表310K，Uo1=3.1V,Uo2=-370

5、mv，Uo3=3.7V。代表输出37摄氏度；I1=353uA，代表353K,Uo1=3.53V,Uo2=-800mv，Uo3=8V。代表输出80摄氏度.把输出的Uo3和比较器的基准电压比较，确定Uo4的高低电平，如果Uo3

6、7摄氏度，若取R=10千欧，则Uo1=3V，调整UR的值使Uo2=-270mv，若放大器的放大倍数为-10倍，则Uo3应为2.7V。测比较器的比较电压Uref值，使其等于所要控制的温度乘以0.1，比较器的输出可以接LED指示。把温度传感器加热在温度小于设定值前LED应一直处于点亮状态，反之，则熄灭。如果控制精度不良或过于灵敏造成继电器在被控点抖动，可改变电阻Rf2的值。实验过程选取不同的温度值，得到的仿真结果和现实吻合。七．设计心得体会本次课程设计，经过网上查找资料，在网上电子论坛和别人讨论，到图书馆参考相关书籍，获得了第一手信息，刚开始的时候，本想用单片

7、机实现，但是在探索过程发现用模拟电子技术可以建立其模型，于是选择了后面的方案。在设计过程中，发现AD590温度传感器仿真库中查找不到，起先想用其内部电路结构代替，文丰老师指点我可以用滑动变阻器代替，受到启发，发现用电流源和电阻亦可以代表其功能。经过计算，设置了元器件参数，在输出端结数字电压表，测定其仿真结果符合设计要求，经过仿真和版图实现，熟悉了multisim和protel软件的使用，并使理论和实践结合一起，加深了对基础知识的理解，获益匪浅，最后感谢文丰老师和研究生的指导！