温度控制电路设计

1、温度控制电路设计一、设计任务设计一温度控制电路并进行仿真。二、设计要求基本功能：利用AD590作为测温传感器，Tl为低温报警门限温度值，Th为高 温报警门限温度值。当T小于Tl时，低温警报LED亮并启动加热器；当T大于 Th时，高温警报LED亮并启动风扇；当T 介于 Tl、Th之间时，LED全灭，加热器 与风扇都不工作（假设Tl=20C，Th=30C）。扩展功能：用LED数码管显示测量温度值（十进制或十六进制均可）。三、设计方案AD590是美国ANALOG DEVICES公司的单片集成两端感温电流源，其输出电 流与绝对温度或比例。在4V至30V电源电压范围内，该器件可充当一个高阻抗、 恒流调节

2、器，调节系数为1uA/K。AD590适用于150C以下、目前采用传统电气 温度传感器的任何温度检测应用。低成本的单芯片集成电路及无需支持电路的特 点，使它成为许多温度测量应用的一种很有吸引力的备选方案。应用AD590时， 无需线性化电路、精密电压放大器、电阻测量电路和冷结补偿。主噗特性：流过器件的电流（A）等于器件所处环境的热力学温度 （K） 度数；AD590的测温范围为-55C+150C； AD590的电源电压范围为430 V，可以承受 44V正向电压和20V反向电压，因而器件即使 e 反接也不会被损坏；输出电阻为 710m Q；精度高，AD590 Q 在-55C +-150 C范围内，非线

3、性误差仅为0.3C。Io |10K基本使用方法如右图。XAD590的输出电是以绝对温（-273C）为基准，每增加1C，它会增加1A时出电，因此在室温 25C时，其输出电 Iout= （273+25 ）=298A。Vo的值为I。来上10K，以室温25C而言，时出值为10Kx298A=2.98V。测 Vo时，可分出任何电，否则测值会准。温控制电设计框图如下：温控制电框图由于Multisim中没有AD590温传感器，根据它的工作特性，可以采用恒 源来替代该传感器，通过改变电值模拟环境温变化。通过温校正电得到实际摄氏温电压值（可适当放大到几伏特，超过5V），再送温判决电判决，需根据报警温确定门限比较电

4、压值，电均可用运算放大器及电压比较 器来实现。可采用三极管和继电器（RELAY）来控制驱动风扇与加热器，在仿真 中用DC MOTOR代替风扇、HEATER代替加热器，并加上发光二极管来指示其是否 工作。温显示部分可采用 ADC模数转换芯片来实现，将实际温电压值通过 ADC芯片转换或数字逻辑信号再通过数码管显示。四、电仿真与分析1、测温电在仿真中，测温电由恒源代替温传感器，通过 R1变为电压，并且经过一个电压比较器构成射极跟随器稳定电压，使得测Uo时分出任何电，避免造成测值准确。Uo=I*R12、温校正电R73.3kQVE2V :U2A：R3 ：VA:IDOkO :VEE:皿1的可7 r-VW-

5、1 , , iOkn :-UCC TLO8 A(vccR8 1kQ DR5 ioug在温校正电中， 采一个电压比较器构成一个减法器，也就是把热学温温 转变成摄氏温。具体的计算为uo=R3/R6(u1-u2)，其中 匕=i*10K Q，U , 一 ,一.2 =2.73V，由电阻分压得到的，因为R3/R6=10，也就是温每上升一，输出 U电压0增加0.1V。3、控制电DR201A0& 15L： gJ，R10 L:-12WCCDR201A0&1N414S16 r这是用集成运放构成两个电压比较器，一个比较上限30摄氏，一 下限20摄氏， 换算为电压就是3V和2V 3V和2V通过电阻分压得到 在两个比较

6、器的反相端和正向端。当U02V时，灯LED GREEN，低温报警，启动加热器。U当2V 0 3V时，灯LED1 RED，高温报警，启动风扇。后面的部分即为工作电，由继电器驱动。当温低于 20，绿色LED，分别接heater工作加热。当温高于 30摄氏，红色 LED，motor工作散热。显示电显示电采用 ADC0809经过模数转换，然后通过单片机控制数码管显示相应的温值。DCD_HEX_J_在仿真时，改变电源的值得大小，得到相应温显示。五、原图与 PCB1、根据得出正确结果的仿真囹连接 DXP的原囹，并且进检查进入DXP，新建原图文档schematic document在原图元件库找元件，常用的

7、有protel Dos schematic libraries.ddb连接电线，器件之间的电必须要连通。修改元器件属性。注意：双击左键打开属，七对话框，修改相关属性和参数。左键+空格键可以修改元件方向。(6)保存文件，至此原图以设计完毕2、然后根据实际的元件大小进测和画封装元件名称焊盘图元IN4D4S211JZC-23F513LE.D23PCBOOMPONENT_1DCPCBOOMPONENT_1 -DCTL0B4CNK20三极管37在画封装的过程中，除真实脚距，考虑到三极管三个引脚之间距离太小 于焊接， 所以自己重新画一个封装把引脚之间的距离适当变大， 因为实物的 引脚是可以用来改变的。这个

8、做法也得到师的认可。在画封装的过程中，也发现芯片是集成在-起的四个运放， 所以又改变 原图中的运放的引脚，使用几个芯片即可实现，节约成本！3、PCB 图画这块PCB，用我三天的时间！芯片周围的电阻很多，但是只要按照对应 的位置来摆放，接线是难的。我先画好芯片及其周围电阻的摆放连接。但是, g于VCC和GROUND必须各处是接在一起的，要使左边的和右边的接在一起要绕开许多元件，所以继电器和与它相连的LED和二极管、三极管的位置我换好多次才找到最完美的位置和接线方式！而且，三极管的焊盘是椭圆的，而且距离比较近，焊线能太粗然违反规则，所以我就在连接三极管中间一脚时细化焊线。其余的焊线适当的粗，防止短

9、，焊盘也尽大，为打孔和焊接提供方 ！、制版、焊接与调试1、转印、腐蚀、打孔在制作电板的过程中，碰到许多困难。1）首先是，由于打印机的问题，打印效果好，中间总有-部分被抹，应 该是从打印机出来时压到那。所以我们思考后决定先转印，然后再用 笔补！花费很多时间和！但是可。我们还发现，用笔补之后，再 用么没有的转印纸包好再热转印几次，可以把补上的笔墨烘干压紧， 效果和打印机的墨一样。2）第一次板子转印用笔补充后腐蚀时，由于热转印次数够，墨够压紧， 在腐蚀过程中导线脱，真的很可惜，一块板子就这么费。所以在第二次制版多热转印两次，最后顺制作出板子。大约转印 10多次。腐蚀时间很长，要耐心等待。3）接下来打

10、孔，我们去的时候只有一毫米的打孔机有针头，但焊盘直径只有2mm，幸好把焊盘画大一点，很小心的打孔才没有让焊盘被扣掉。2、焊接腐蚀完，已经晚上12点，我和其他组的负责做板子的人决定通宵把板子 焊出来，所以在实验室完成板子。焊接过程很顺，是由于之前工实习时练习过焊接还有做电源的经验，因此这次焊接也得心顺手。只有有些引脚，因为 打孔有点歪，铜很细的地方上锡，多补几次才好。3、调试在调试过程中，很困难很困难！由于我们班没有面包板，没有在制作电板之前搭建元件做过调试， 所以只能直接制版看效果。我们班没有AD590，我们只能用直接加电压的方式来调试板子还是因为经验足，我没有在板子上出调试点，又因为板子做的

11、很 小，电压夹线很难夹 在元件引脚上，所以很困难。我思考之后，决定 在板子底层需要加电压的焊盘位置焊上导线，然后加电压。在加+-12v时，发现，夹子靠近导线时有电火花产生，吓一跳，第 一次看到这种情况，好害怕会烧，但是其实没有么大碍。在加好+-12v，GROUND和待测电压后，发现灯并没有如预期中起来， 这时，我思考可能实验是失败。所以，我这时就反应过来要检查芯 片，发现芯片是有热的，证明它在工作，我又怕它是烧，所以先 断开电压，等到恢复室温我再加上电压，发现芯片还是会热，证明没 有被烧，芯片是好的在工作的。那么没有灯，是其他原因造成的。为找出失败的原因吗， 我决定用万用表测各点电压，看是从哪

12、一部分开始较大偏离论值。 后来发现，从最后-个运放输出的电压 是没有问题的，前面的电是正常通的， 但是通过继电器之后的 电出现异常，电压变得很小很小，原因可能是： 1）继电器有问 题，没有在电通过下通过电磁将开关导通到另一边 2）电阻值太大， 使通过LED的电太小足以让它发光。七、元件清单Bill of Material for 温控.PcbDocOn 2015/5/14 at 23:24:19CommentPatternQuantityComponents2N3903三极管2Q1, Q2DiodeIN40482D1, D21N4148Header 3HDR1X31P1LED1LED2GREE

13、N1, RED1RelayJZC-23F2K1, K2R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12,Res1AXIAL-0.317R13, R14, R15, R16, R17TL084ACNTL084CN1U1、实验总结在本次实验中，仿真方面，我并没有按照师给出的程毫无思考直接进搭建，而是经过自己的思考，比如：师在讲解的时候，说先经过一个反相减 法器再经过一个反相器来实现对温的调整，当时我就想，为么要反两次， 能一次完成呢？所以在仿真中我就直接用一个正向减法器来实现同样的功 能。这使我明白，方法有很多，但是也有优的选择。在试验中，要有自己的思考，如果只是一味的为完成任务而实验就失去实验的意义，实验就是要让你 发现些么新的东西，得到一些新的思考和解。本次实验，使我积许多制板的经验和教训。我详细写在上面的第五 部分，我会在以后也谨记，犯同样的错误。同时，我也明白论和实 践之间是有很大差别的，而我们所追