简易温度控制器

东北石油大学课程设计

课程电子技术课程设计

题目简易温度控制器设计院系电气信息工程学院自动化系专业班级自动化08-11班

学生姓名单维龙

学生学号080601141127

指导教师任爽李宏玉

2010年7 月9日

东北石油大学课程设计任务书

课程电子技术课程设计

题目简易温度控制器设计

专业自动化姓名单维龙学号080601141127

主要内容：

根据设计要求，运用所学的模拟电子技术及电路基础等知识，自行设计一种，能够控制负温度系数的热敏电阻所在环境内的温度，当温度低于最小值或高于最大值时分别由LED1和LED2指示的简易温度控制器。

基本要求：

要求设计一个简易温度控制电路,能够采集信号,并将所采集到的信号处理成三种工作状态电路，两个指示灯相应于相应情况时各自发光,表示所在电路工作在相应的过程中主要参考资料：

[1] 童诗白，华成英. 模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006

[2] 戴伏生. 基础电子电路设计与实践[M].北京：国防工业出版社，2002

[3] 谭博学. 集成电路原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2003

[4] 陈光明. 电子技术课程设计与综合实训. [M].北京：北京航空航天大学出版社，2007

[5] 谢自美. 电子线路设计·实验·测试.[M].武汉：华中科技大学出版社，2006

[6] 华满清. 电子技术实验与课程设计.[M].北京：机械工业出版社，2005

完成期限2010.7.5——2010.7.11

指导教师任爽李宏玉

专业负责人

2010年7 月4日

目录

1 任务和要求 (1)

2 总体方案设计与选择 (1)

2.1 温度控制器总框图 (1)

2.2 具体方案设计 (1)

2.3 方案选择 (2)

3 电路总原理框图设计 (2)

4 单元电路设计 (2)

4.1电阻分压电路设计方案 (2)

4.2 单限比较器设计方案 (3)

4.3 三极管控制开关以及继电器电路设计方案 (3)

4.4 元器件清单 (5)

5 单元电路的级联设计 (5)

6 电路性能指标的测试 (7)

6.1 分压电路输出电压工作测试 (7)

6.2 单限比较器比较电压工作测试 (7)

7 设计总结 (8)

参考文献 (10)

1 任务和要求

(1)任务：设计一种简易的温度控制器

(2)要求：要求设计一个简易温度控制电路,能够采集信号,并将所采集到的信号处理成三种工作状态电路，两个指示灯相应于相应情况时各自发光,表示所在电路工作在相应的过程中

2 总体方案设计与选择

2.1 温度控制器总框图

温度控制电路的总体框图如图1所示，它是由温度信号采取电路、温度信号处理电路、控制温度电路、显示电路四部分构成的。

2.2 具体方案设计

方案一：

使用感温效果较好的热敏电阻进行温度感应，当周围温度变化时，引起电阻阻值发生变化，进而导致输入到555元件的电压发生变化，式555输出电压发生变化，使相应的二极管发光，相应的设备进行工作。

方案二：

利用热敏电阻进行温度测量，当环境温度变化时，热敏电阻的阻值也发生变化，直接导致分压变化，进而使单限比较器的输入电压发生变化，经过比较之后产生两个大小

图1方案1原理框图

温度信号采集

温度信号处理电路

控制温度电

路

显示电路

温热敏电阻 改变温度

555芯片 处理电压

三极管 导

通

发光二极管 发 光

图1 温度控制器总框图

不同的电压进入由三极管构成的开关，通过开关后就会有一个三极管导通，使发光二极管和继电器同时工作。如果是三极管1导通则启动加热装置；反之，若是三极管2导通，就会导致必要的设备工作。

2.3 方案选择

与方案二相比，方案一需要用比较复杂的元件，虽然它也能起到比较电压的作用，但是需要的条件比较苛刻，利用率比较低，并且效果不好，基于以上多种原因，选择方案二，因为控制相当简单，原理易于理解，操作方便易行，如果出现异常，还可以简单的进行修改就会达到维修的目的，最重要的是它的性价比较高。

3 电路总原理框图设计

温度控制器的原理框图如图所示。

4 单元电路设计

4.1电阻分压电路设计方案

利用滑动电阻器R1阻值的变化来模拟热敏电阻随温度变化时阻值的变化。当环境温度变化时，导致热敏电阻的阻值发生相应的变化，从而使对外输出电压uo 发生变化，这样就可以达到温度不同，输出电压不同的目的。电阻分压电路数据计算：Uo=V1 [R2/(0.5R1+R2)]，而其中V1=12V 、R2=1k Ω、R1为热敏电阻。

温热敏电阻

改变温度

分压电路 处理电压

三极管导

通

发光二极管 发 光

温热敏电阻

改变温度

分压电路 处理电压

三极管导

通

发光二极管 发 光

20k Ω

R2

20V

V1

200k Ω

Key=a

R1

图2 方案2原理框图

图3温度控制总体框图

4.2 单限比较器设计方案

此部分的输入电压ui1、ui2是同一个电压，也即图4的输出电压。如果ui1=ui2在5V~10V 之间时，两个单限比较器均输出低电平；如果输入的电压大于10V ，则U1输出高电平，U2输出低电平；如果输入的电压小于5V ，则U1输出低电平，U2输出高电平。

4.3 三极管控制开关以及继电器电路设计方案

此部分的工作原理是当向Q1、Q2输入正向电压时三极管导通，从而导致发光二极管导通而发光，继电器工作；如果Q1、Q2两端输入反向电压，则三极管不导通，发光二极管和继电器均不工作；如果向Q1、Q2中输入正反电压，则输入正电压的三极管导通，元件工作，输入反向电压的三极管不导通，元件不工作。

In-

In+

UI2

U2

COMPARATOR VIRTUAL

V1

5V

1k Ω

R9

UO2

图5单限比较器电路图

In+

In-

1k Ω

R8

Ui1

10v

V8

U1

UO1

COMPARATOR VIRTUAL