电工作业multisim仿真,恒温控制装置.pdf

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1、恒温控制电路的设计与仿真理学院物理系应用物理xx摘要：在物理实验和化学实验中很多时候需要保证恒温条件，并且需要温度可调节，这就需要使用恒温箱，本文就将设计一种相对较为简单的恒温控制电路，并利用multisim软件对部分电路进行仿真。关键字：温度感应，信号反馈，恒温控制正文：一．设计思路要做一个恒温箱，并且能进行温度的调节，就需要有加热和制冷装置，加热装置利用电流的热效应，用电阻丝制作，而制冷装置比较复杂，在简便的情况下，可以不用制冷装置，利用自然散热达到降温目的，但是自然散热比较缓慢，因此可以在恒温箱中加一个小风扇，在需要降温时以加快散热。而要保证恒温，就需要有感应装置以检测恒温箱内温度，

2、感应装置将温度信号转变为电压信号反馈回来，然后与设定温度对应的电压相比较，如果箱内温度高于设定温度，则风扇电路工作，如果箱内温度低于设定温度，则电阻丝工作。但是考虑到实际应用中，由于电阻丝电路断电后电阻丝上余温的影响，以及自然散热的影响，箱内温度将很难维持在一个特定的值，因此加热装置和散热装置将不停的交替工作，很难有同时停止工作的状态。为避免这种情况，在恒温要求精度不是很高的情况下，可以设定一个在所需温度周围的小范围，在该范围内加热装置和散热装置将同时停止工作，如果箱内温度高于设定温度范围上限，则风扇电路工作，如果箱内温度低于设定温度范围下限，则电阻丝工作。二．温度信号与电压信号转换的电路

3、其中D为PN结测温敏感元件，它在20摄氏度时正向压降是0.560V，其温度系数为-2mV/摄氏度。按照如图所示设置相关参数，则得到输出电压与温度数值对应的关系：U=T10（V）0上式中T取摄氏度的单位，可见输出电压是按上式关系随温度均匀变化的。现在对上面的电路用multisim软件进行仿真，PN结测温敏感元件上的压降用与温度相对应的电压源代替。1)20摄氏度时PN结测温敏感元件对应的压降为0.560V，因此将输入电压改为0.560V，电路图如下：得到输出电压结果为：结果显示输出电压为2.001V，与我们理论分析U=T10（V）得到的2V一致。02）30摄氏度时PN结测温敏感元件对应的压降为

4、0.540V，因此将输入电压改为0.540V，电路图如下：得到输出电压结果为：结果显示输出电压为3.000V，与我们理论分析U=T10（V）得到的3V一致。以上两0个仿真证明电路是合理可行的。三．电压信号与设定电压的比较电路1.电路图：V2>V1,它的输出特性曲线是：在Multisim软件里面的仿真时，为了观察明显我们选定V1=3V，V2=2v，输入一个峰值为4V的正弦交流信号源仿真电路如下：它的输出结果为：此电路的目的在于感应装置将温度信号转变为电压信号反馈回来时，与设定温度对应的电压相比较，如果箱内温度高于设定温度范围上限，则风扇电路工作，如果箱内温度低于设定温度范围下限，则电阻丝工作

5、，所以我们利用它的输出特性在加一对反向并联的二极管，则可在满足相应条件时分别开启加热装置与散热装置，如下图：其中V1和V2是我们根据需要设定的，例如我们需要50摄氏度的温度，并且精度为00.5C，那么按照U=T10（V），我们的V1和V2应该分别设为5.05V和4.95V。需要0060摄氏度的温度，并且精度为0.5C，那么按照U=T10（V），我们的V1和V2应该分0别设为6.05V和5.95V，而输入电压U为前一个电路中温度信号转化得到的电压信号。现在i感应装置将温度信号转变为电压信号反馈回来时，与设定温度对应的电压相比较，如果箱内温度高于设定温度范围上限，则并联二极管中上面一个截止

6、，下面一个导通，风扇电路工作，如果箱内温度低于设定温度范围下限，则并联二极管中上面一个导通，下面一个截止，电阻丝工作。至此，恒温控制中两个关键电路设计及仿真结果都完成了，这种设计可以在一定范围内调节所需温度的精度，并且设计简单，易制作，但是缺陷还是很明显的，例如该恒温箱没有制冷装置，只有散热装置，因此恒温只能在室温以上调节，不可能低于室温，还有恒温不够精确。参考文献：1.模拟电子技术基础哈尔滨工业大学教研室编高等教育出版社，2009年5月第1版