华体会app下载入口:简易温度控制器的设计

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  简易温度控制器是采用热敏电阻作为温度传感器，由于温度的变化而引起电压的变

  化，再利用比较运算放大器与设置的温度值对应的电压作比较，输出高或低电平从而

  对控制对象即加热器来控制。其电路可分为三大部分：测温电路，比较湿示电路，

  采用热敏电阻作为温度传感器，由于气温变化而引起电压的变化，再利用比较运算

  放大器与设置的温度值对应的电压作比较，从而通过输出电平对加热器进行控制。

  首先通过电源变压器把220V的交流电变成所需要的5V电压；当水温小于40°C时，

  H1、H2 两个加热器同时打开，将容器内的水加热；当水温大于 50C，但小于 70C 时，

  H1 加热器打开，H2 加热器关闭；当水温大于50C时，H1、H2 两个加热器同时关闭；当

  水温小于30C，或者大于80C时，红色发光二极管报警；当水温在30C〜80C之间时， 用

  系统主要要求将温度模拟量转化为数字量，再将其转化为控制信号，从而对显示电

  通过对水温做测量，将所测量的温度值与给定值作比较，利用比较后的输出信

  号至加热部分，让加热部分调控水温，以此来实现对水温控制的目的。同时也反应到显示

  部分，让其正确的表示温度的状态。温度值的变化引起电阻值的变化，从而最终引起测

  温电路输出的电压值的变化，经过后边比较电路作比较，从而控制显示电路和加热电

  为了使信号输出误差很小，选用桥式测压电路，这样做才能够得出较为准确的与温度相

  对应的电压值，关于比较部分能选用比较器LM339 构成窗口比较器，再利用滑动变阻

  器来调节上下限电压，将输出电压值与设定的电压值进行比较来控制三极管，以达到使

  绿色和红色二极管根据不一样的温度亮灭的目的。同时也将第一部分输出的电压值在比较部

  分进行比较来控制继电器以达到控制外电路的目的。通过对电路设计的基本要求的全面考虑，

  使用LM324 非常容易实现第一部分的功能，同时为了方便电路的调试，热敏电阻可以使

  用 150 欧姆的滑动变阻器代替，至于继电器和外部电路，可以用发光二级管将其代替，

  用发光二极管的亮灭来表示其是否对容器内的水加热，这样设计电路既能节约电路板

  如图 1 所示桥式温度测量电路，检测元件可采用伯电阻 Pt100 作为温度传感器，运

  放要选择输入电阻较大的，Pt100 的阻值与温度之间的关系为 R=R0(1+At+BtXt)式中， t

  为摄氏温度；R0 为 t=0 时的阻值；A、B 为常数。由于此电路控制精度并不是很高，因

  此可以将二次项忽略，这样，伯电阻与温度之间的关系变为 R=100。+0.386。/°Ct 式中，

  为使运放在静态时两输入端平衡，令R1=R3,R2=R4。图1 如果设A3 的输出为U0，

  工作原理是当伯电阻阻值改变时，会给运放部分一个较小的电压，这个电压再经过

  运算放大器放大后输出一个电压信号，此电压信号是随伯电阻阻值变化即温度值而变 化。

  这个输出电压为后面的比较电路提供一个比较值，从而控制显示电路和加热电路。

  3.1.2 电路仿线 则为在设计软件下仿真的截图，在末端可以加装电压表，调节滑动变阻器可以

  用滑动变阻器代替热敏电阻，调节滑动变阻器模拟热敏电阻阻值随温度的变化，由

  为了获得比较高的测量精度，电阻能选用 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，使阻值尽可能实现匹配，提高电路的共模抑制比，

  A1 和A2 要选择输入电阻较大的运算放大器，如TL082, A3 要选择精度较高的，输入电

  图3 为比较/显示电路，其中A4,A5 两个运放构成窗口比较器，连接两个滑动变阻 器，

  通过调节电位器来设定40C和70C相对应的电压值。假设UR1 和UR2 分别对应40C 和

  70C水温，则UR1和UR2可通过调节电位器R1和R2设定。另一方面，UR1和UR2实 际

  大小可通过实验测得。对水加热，使得在水温为100°C时测温电路输出电压为5V,然 后

  测得水温为40C时A3 输出电压UO即为UR1,水温为70C时的输出电压即为UR2。显 示

  电路由两个三极管和红、绿发光二极管及其电阻组成。当UR2U0UR1 时，即水温在

  40度到70度之间时，窗口比较器输出为高电平，绿发光二极管点亮，红发光二极管熄灭，

  二极管点亮，表示水温正常。在U1 和U2 的范围外时亮红灯，因此符合要求。

  此部分为了比较电压大小运放可以选取 LM339，两个电位器可以选 10k 大小，运放

  的电压为正负 12v，滑动变阻器的上边电压接 5v，两个三极管使用 2sc1815,构成驱动电

  路，更重要的一点两个比较器还需要两个3.3k 的上拉电阻以保证三极管的正常运行。

  如图5 所示控制电路由两个LM339 运放，晶体三极管，电位器，继电器，加热器及

  电阻组成。通过调节电位器来改变电压，从而控制加热器。设UR3和UR4分别对应50°C

  和60C的水温，则UR3 和UR4 可通过调节电位器来设定。另一方面，UR3 和UR4 的大

  小 可通过实验测得。利用加热电路对水加热，使得水温为 100C 时测温电路输出电

  压 U0 为5V，然后测得水温为50C时测温电路输出电压U0 即为UR3,水温为60C时测温

  电 路输出电压U0 即为UR4。当U0UR3 时，即水温小于50 度，两个继电器常开触点闭

  开触点 闭合，加热器H2 工作，H1 断开。当U0UR4 时两个继电器都断开，两个加热器

  U0 小于2.5v 时，两个加热电路都会工作，当电压U0 大于3v 时两个加恩电路将会停 止

  同时对水加热；水温在50C和60C之间时，只有一个加热器工作；水温高于60C 时，

  如图 7 所示直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波、稳压电路等四部分所组成。电

  源变压器是将交流电 220V 的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压

  变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，一定要通过滤波电路加

  以滤除，从而得到平滑的直流电源。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变

  滤波电容为 C1、C2 选用较大值电容，要求不高的地方能选用较小的电容；且选

  进行系统仿真时，用滑动变阻器代替热敏电阻，在控制电路部分用两个发光二极管

  代替继电器和加热器。当两个发光二极管同时发光，则表示两个加热器同时工作；有一

  通过仿真软件对所设计的电路进行仿真，其结果与电路要求相符合。再通过电路板

  的焊接及其调试，能完全实现电路功能。用滑动变阻器模拟热敏电阻，调节滑动变阻器

  来改变输出电压，再利用比较器与设置温度值对应的电压值作比较，从而对后边电路

  进行控制。水温小于 40 摄氏度时，红色发光二极管发出报警信号且 H1 和 H2 两个加热

  器同时加热；水温在 40 至 60 摄氏度之间时，绿色发光二极管指示水温正常，且一个加

  热器工作，另一个加热器关闭；水温在 60 到 70 摄氏度之间时，绿灯亮且两个加热器都

  停止工作。显示电路和加热电路完全按照测温电路的气温变化而有规律的变化，满足设

  电子技术综合训练为咱们提供了一个理论与实践相结合的平台，使我们从掌握单纯

  的理论知识到学会用理论知识分析处理问题，通过这两周时间的努力学习，通过老师和

  同学的帮助顺利完成老师布置的任务，同时这次训练也使我们的知识更为丰富，而且开

  [2] 《电子技术实验与课程设计（第三版）》 北京:机械工业出版社 毕满清

  [3] 《电子线路设计、实验、测试（第二版）》北京:高等教育出版社 谢自美

  [7] 《数字电路与数字电子技术（第一版）》 西安：西北工业大学出版社 岳怡.