电子技术课程设计报告温度控制电路

PAGEPAGE6电子技术课程设计报告学院：电气学院专业班级：电气12-5学生姓名：指导教师：完成时间：成绩：评阅意见：评阅意见：评阅教师日期电力电子课程设计报告温度控制电路设计要求（1）．电路能够在一定范围内测量温度，对温度变化产生相应的反应。（2）．能够预先设定一个温度，当温度低于设定值温控电路开始加热，高于设定值电路进入保温状态。（3）．控制温度连续可调。（4）．电路的加热和保温状态各有不同的灯光提示。设计的作用、目的测温电路利用传感器监测外界温度的变化,通过差分放大电路将温度传感器的阻值变化转换的电压信号的变化放大,然后根据模拟电路部分电路原理计算得出最后输出电压与温度值的关系,输出信号接LM324单限比较器，并可通过设定比较电压的大小设定开始加热的温度，经过继电器控制加热保温环节的状态，来实现对温度的控制。该电路还具有灯光提示功能，当被测温度超出设定温度时，电路进入保温状态同时保温提示灯亮，当被测温度低于设定温度时，电路进入加热状态同时加热提示灯亮，使它的功能更加完善，使用更加方便。本设计采用温度测量、信号放大、保温加热环节三部分来具体实现上述目的。设计的具体实现系统概述由于本设计是测温及控制电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，设计需要用到测温电路，放大电路，比较电路，保温加热电路。温度传感器采用铂热电阻，放大电路采用差动放大电路。比较器（预设温度）保温/加热放大器传感器温度测量比较器（预设温度）保温/加热放大器传感器温度测量图1.1原理框图原理及工作过程：实验原理如图1.1所示，温度测量电路由正温度系数电阻特性的铂热电阻R3为一臂组成测温电桥，经测量放大器后输出，将其值与控制温度相比较，超出设定温度电路进入保温状态，保温指示灯亮，低于设定温度时，电路进入加热状态同时加热指示灯亮。由电路工作原理，本系统可划分为三个模块：1）.温度测量电路2）.差动放大电路3）.保温加热电路2．单元电路设计与分析1）.温度测量电路实现方式：桥式电路，如图利用电桥将随温度变化的组织转化为电压，电桥输出的电压为：Ux=Ucc(R2*Rp1—R1*R3)/(R2+R3)(R1+Rp1)2）.差动放大电路在本模块中，采用由三片LM324N构成的高阻抗差动放大器，其特点为：（1）高输入阻抗。输出信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减少信号源内阻的影响，必须提高放大器输入阻抗。一般情况下，信号源的内阻为100kΩ，则放大器的输入阻抗应大于1MΩ。（2）高共模抑制比CMRR。前置级须采用CMRR高的差动放大形式，能减少共模干扰向差模干扰转化。（3）低噪声、低漂移。主要作用是对信号源的影响小，拾取信号的能力强，以及能够使输出稳定3）.保温加热电路放大后电压信号经过比较器与所设定温度进行对较，高于设定温度，再通过一个反相器控制继电器，继电器控制电路加热或保温，实现温控功能。参数选择：在0℃时，R30=100Ω，Rp1取200Ω电位器，A=50%，即Rp=100Ω时，输出电压为0V在100℃时R3(100℃)=138.51Ω由桥式电阻的分压关系，知输出电压U=0.038V，欲使放大电路的输出电压为1V，则电压增益=1/0.038=26.3158已知LM324高阻抗差动放大器电路的电压增益=C（1+a+b）则选C=2,a=b=6.08，选R7=R5=10KΩ仿真结果：当温度为100℃时R3=138.51Ω，电桥输出的电压U1=38.034mV，三运放组成的差分放大器输出电压U2=1.006V≈1V当温度为20℃时，R3=107.79Ω，电桥输出的电压U1=7.722mV三运放组成的差分放大器输出电压U2=209.159mV≈0.2V当温度为165℃时R3=162.91Ω电桥输出的电压U1=61.98mV三运放组成的差分放大器输出电压U3=1.636V≈1.65V由仿真结果可知，满足要求。3．电路的仿真结果电压（V）=温度(℃)/100电路处于加热状态，红色LED发光加热器工作电路处于保温状态，绿色LED发光加热器不工作

四．进一步的改进意见和存在问题1.可增加模数转换环节，通过数码管显示实测温度与设定温度；2.可利用555芯片构成声音报警装置；3.该电路中还存在输出的实测温度不稳定的问题，导致温控精度下降，不能完全在所设定温度转换电路工作状态。五．附录元器件明细表编号名称型号参数数量1集成运算放大器LM32452定值电阻163电位器14非门7404N15稳压二极管02BZ2216LED2六．参考文献[1]

林涛主编、楚岩、田莉娟、林薇编著，数字电子技术基础，北京.清华大学出版社，2006年出版[2]

林涛主编、黄知超，李娇军