电网13-2鲍玉宝 电子技术课程设计 改

辽宁工程技术大学电子技术课程设计 课程设计名称： 电子技术课程设计 题 目： 闭环温度控制器设计

学 期：2014-2015学年第2学期 专 业： 智能电网信息工程 班 级： 电网13-2 姓 名： 鲍玉宝 学 号： 1305080201 指导教师： 李季 辽宁工程技术大学 课 程 设 计 成 绩 评 定 表

评 定 标 准

评定指标 标准 评定 合格 不合格 单元电路及 整体设计方案 合理性 正确性 创新性

仿真或实践 是否进行仿真 或实践

技术指标或性能符合设计要求 有完成结果

设计报告 格式正确 内容充实 语言流畅 标准说明：以上三大项指标中，每大项中有两小 项或三小项合格，视为总成绩合格。 总成绩 日期 年 月 日 辽宁工程技术大学电子技术课程设计 课程设计任务书 一、设计题目 闭环温度控制器设计

二、设计任务 1.用灯泡模拟加热系统，在设定温度20°c以下灯泡自动亮（加热），达到25°c时灯泡自动灭。 2.温度低于20°c或高于25°c时报警。 3. 接交流220V电源即可工作。

三、设计计划 电子技术课程设计共1周。 第1天：选题，查资料； 第2天：方案分析比较，确定设计方案； 第3～4天：电路原理设计与电路仿真； 第5天：编写整理设计报告书。

四、设计要求 1. 画出整体电路图。 2. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。 3. 写出符合设计格式要求的设计报告书。

指 导 教师：李 季 时 间：2015年6月25日 目录 综述 ............................................................ 1 1 方案设计与分析 ................................................ 2 1.1温度传感器的选择 ............................................ 2 1.2放大器电路的选择 ............................................ 2 1.3比较器的选择 ................................................ 3 1.4加热电路设计 ........................................................................................................... 3 1.5报警电路设计....................................................................................3 电磁继电器的工作原理： .......................................... 3 2 原理及技术指标 ................................................ 4 2.1 测量放大器 .................................................. 4 2.1.1 测量电桥电路 .............................................. 5 2.1.2 闭环放大电路 .............................................. 7 2.2 控制电路 .................................................... 9 2.3驱动电路.........................................................................................10 2.4 加热模块 ................................................... 10 2.5报警电路........................................................................................10 3单元电路设计及参数计算.....................................................................12 3.1电路原理设计及参数计算..................................................................12 3.2电源设计 ................................................... 13 4 仿真运行 ..................................................... 14 5 心得体会 ..................................................... 18 辽宁工程技术大学电子技术课程设计 6 参考文献...........................................................................................19 摘要

温度是我们生活中非常重要的一个物理量，它在日常生活中的应用很广，例如在工厂车间或者仓库中，需要将温度控制在一定的范围内，为此，设计了一个满足要求的闭环温度控制器，此设计提高了温度控制的精度，使控制更加方便简洁，相对于其他电路来说，闭环温度控制器的性能更好更优越。 本设计采用灯泡模拟加热系统，利用含有热敏电阻的电桥电路实现温度传感，由放大电路和滞回比较器的组合，控制加热系统的加热与否。令系统在温度20°c以下灯泡自动点亮（加热），温度上升到25°c时灯泡自动熄灭（停止加热），低于20°c或高于25°c时，报警装置启动。如此将温度控制在20°c到25°c范围内。利用此电路，可根据灯泡的亮与灭判断系统是否进行加热，方法简单易行。 同时，本设计需要提供特电压定电源，故附加了电源设计部分。 关键词：闭环温度控制器；灯泡；热敏电阻；桥式电路；滞回比较器；电源；报警电路； 辽宁工程技术大学电子技术课程设计

1 综述

温度是我们生活中非常重要的一个物理量，它在日常生活中的应用很广，如空调，冰箱，电热水器等等，对它的测量和控制更有着十分重要的意义。尤其随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，温度的控制和检测变得愈加重要。 常用的温度传感器通常有热敏电阻和热电偶，通过比较分析本设计采用热电偶作为温度传感器，最后用闭环控制电路实现对温度的测量和控制，其核心元件是比较器。在众多比较器中，本设计选用了具有滞回特性、抗干扰能力较好的滞回比较器。 通过查阅资料，设计出了一个包括加热电路、报警电路、滞回比较器、放大器和电桥电阻的闭环温度控制电路。 鲍玉宝：闭环温度控制器

2 1 方案论证

通过查阅资料发现，目前较为常用的有两种方案 方案一：采用热敏电阻。①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；②工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃；③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产；⑥稳定性好、过载能力强。 方案二：采用热电偶作为温度传感器，由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测温元件有极高的响应速度，可以测量快速变化的过程。它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。转换电路复杂，成本高。 综合以上两种方案，电热偶的灵敏度比较低，热敏电阻灵敏度比较高，因此，本次课设选用热敏电阻方案。

1.1温度传感器的选择 常用的温度传感器有热敏电阻和热电偶温度传感器，由于热电偶温度传感器灵敏度比较低，热敏电阻的灵敏度较高，且本实验本着经济原则，利用热敏的组作为温度传感器。

1.2放大器电路的选择 为了实现输出电压与输入电压的某种运算关系，运算电路中的集成运放应该工作在线性区，因而电路中必须引入负反馈。 通常应用反相比例运算电路和加减运算电路。查阅资料可知，反相比例运算电路为单输入复杂电路，故不宜采用；加减运算电路不但具有计算电压差，还可以进行放大预算，电路简单。所以采用加减运算电路。 辽宁工程技术大学电子技术课程设计 3 1.3比较器的选择

比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路。在测量和控制中有着广泛的应用。 比较器的种类有：单限电压比较器、滞回比较器、窗口比较器。 根据各电路特点，本实验采用滞回比较器。

1.4加热电路设计 加热电路首要考虑开关控制方式。可选用的方案有三极管和继电器，通过比较分析，继电器易于控制，实行简单，故电灯开关由继电器控制。

1.5 报警电路设计 报警电路采用窗口比较器控制灯光报警系统，当温度低于20°c或者高于25°c时，灯光报警器报警。

电磁继电器的工作原理：

继电器是一种电控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当输入量（如电压、电流、温度等）达到规定值时，继电器所控制的输出电路导通或断开。 继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点，广泛应用于电力保护自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。