温度控制系统的应用

输入
预置控制 温度装置
比较器
控制 (处理) 选择控制 （处理） 电路的元 器件
输出
继电器、 电热棒
反馈
被控对象
水箱
检测
温度传感器
a
5
Fra Baidu bibliotek
水箱恒温控制电路
a
6
热敏电阻
正温度系数热敏电阻：电阻值 随温度增加而增大 负温度系数热敏电阻：电阻值 随温度升高而减小
a
7
三极管
集电极 c
N
基极 b
P
N
集电区
集电结
（1）当温度升高时，Rt的电阻值将_______（在①增大；② 减小中选择一项，将序号填写在“_______”处）。
a
13
（2）当温度达到或超过40℃时，要求发光二极管V1发光，请根据 电路的逻辑关系在a、b、c三点中选择合适的点连接V1和R4。
(3)运算放大器不能直接驱动蜂鸣器报警，请根据电路的逻辑关 系选择合适的三极管(NPN型或PNP型，采用共发射极接法)， 在虚线框中画出蜂鸣器驱动电路。
温控电路的应用
a
1
闭环电子控制系统是在开环电子 控制基础上增加反馈环节而成的。 它具有较高的控制精度，能实现自 动控制。
冰箱、空调、恒温箱、智能洗衣 机、水位监控设备等大都采用闭环 电子控制系统。
a
2
a
3
闭环电子控制系统方框图
输入
比较器
控制 (处理)
输出
被控 对象
反馈
检测
a
4
水箱恒温控制方框图
c
基区 发射结 b
发射区
e 符号
发射极 e 图 三极管结构示意图和符号
a
(a)NPN 型
8
以 NPN 型三极管为例讨论
c
c
N
表面看
三极管若实 现放大，必须从
b
P
b
三极管内部结构
和外部所加电源
N
不具备
放大作用
的极性来保证。
e
e
图 三极管中的两个 PN 结
a
9
NPN型三极管的三种工作状态： （1）截止状态 发射结反偏、集电结反偏Vb≤Ve，Vb ≤ Vc （2）放大状态 发射结正偏、集电结反偏VC ＞Vb＞Ve （3）饱和状态 发射结正偏、集电结正偏Vb＞Ve，Vb ≥ VC
a
14
（4）在测试中发现温度超过40℃还没有报警，现要对电路重新 调试，调试步骤如下： A.将_______放入盛有冷水的烧杯，插入温度计，加入热水使水 温等于40℃(在①IC；②R3；③Rt中选择一项，将序号填写在 “_______”处)； B. _______，直至报警装置发出声、光报警信号为止(在①减小 R3；②增大R3；③减小R3； ④增大Rt中选择一项，将序号填写在“_______”处)。
（1）当 电路 调试 完成以后 ，如果 环境温度高于设定的上 限时 ，V1和 V2的亮灭情况是（ ）（在① V 1亮，V2灭； ② V 1亮，V2亮；③ V 1灭，V2亮；④ V 1灭，V2灭中选择 一项 ）
a
19
（2）如 图 b所示为小明同学设计的温度控制电路图。请你在图中 的虚线框 1和虚 线框 2内选 择合适的 端子连接完成电路设计。 要 求：当温度低于下限温度时 ，加热装置开始加热；当温度高于上限 温度时，加热装置停止加热；继电器线圈接在三极管的集电极；
a
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例3、如图 a所示是小明同学设计的温度 指示电路图 。该电路用发光二极管指示 环境温度的高低， RT是负温度系数的热 敏电阻 ，电 位器 RP1 和 RP2分别用于 设置下限温度和上限温度。图中使用的 电压比较器管脚关系为 ：V＋大于 V－ 时， V0输出高电平 ， 反之V0输出低电 平 ，请 完成 以下任务 ：
a
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（1）根据题目描述及电路原理可知两热敏电阻为 （在①正 温度系数热敏电阻；②负温度系数热敏电阻中选择合适的选项， 将序号填写在“ ”处） （2）请根据电路的逻辑关系选择合适的三极管(NPN型或PNP型 )，补全虚框中的电路。
a
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（3）现要对报警电路进行功能改进，要 求在未发生火灾时，绿色警示灯亮；当 发生火灾时，红色警示灯亮并发出报警 声，同时声、光报警装置发生断路故障 将互不影响，并且红、绿警示灯在工作 时需要串联上限流电阻R8，请根据描述 要求，绘制好J-1开关并将红、绿发光二 极管及扬声器接入电路。 （4）在测试中发现，热敏电阻附近没有 火源时，不报警；当热敏电阻附近放一 个小型火源时，还是不报警，以下可能 的原因有 （在①R1连焊（短路）； ②R2虚焊；③R3虚焊；④R4连焊（短路） 中选择所有合理的选项，将序号填写在 “ ”处）
a
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例2、【加试题】如第17题-1图所示为火灾报警器电路部分电路 图，其中A1、A2是运算放大器，其输入输出关系如第17题-2图， Rt1、Rt2为两个同样型号的热敏电阻，它们安装在室内同一处。 但是，Rt1安装在金属板上，而Rt2安装在塑料壳体内部。在正常 情况下，金属板上和塑料壳体内温度是一样的，该报警装置不会 报警；当发生火灾时，安装在金属板上的温度传感器因金属板导 热快而温度升高快，而安装在塑料壳体内的温度传感器温度上升 较慢，就会使A1输出高电平，从而使装置发出报警信号。请完成 以下任务：
a
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比一比：三极管工作状态
项目 状态
条件
NPN型各级电位关系 PNP型各级电位关系
发射结
饱和状态
正
集电结
Vb＞Ve
Vb＜Ve
Ube=0.7V（Si） Ueb=0.7V（Si）
Vb ≥ Vc
Vb ≤ Vc
发射结 正
放大状态
集电结 反
Vc＞Vb＞Ve
Ve＞Vb＞Vc
发射结
截止状态
反
集电结
Vb ≤ Ve Vb＜Vc
（3）为了温度控制更加稳定可靠 ，应该在热敏电阻 RT的两端并联
一个（ ） （在①电阻；②电容；③电感中选择 一项）
（4）如 系统原来温度设 定在 36 ℃～ 39℃之 间，现 在想设定在
37℃～ 39℃之 间，以 下操作中 合理的是 （在①调 大 RP1 ；②调
小 RP1 ；③调 大 RP2 ；④调小 RP2 中选择一 项）
a
Vb ≥ Ve Vb＞Vc
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继电器
继电器是用较小的电流去控制较大电流的一种“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。“以低控高”、“以小控大”，继电器输入输 出电路隔离，抗干扰能力强。
a
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例1、2016年4月浙江高考第17题. 如图所示是小明设计的温 度报警装置部分电路，其中IC是运算放大器，输入输出逻辑 关系见图中表格，Rt是负温度系数热敏电阻。当温度达到或 超过40℃时，要求该报警装置发出声、光报警信号。请完成 以下任务：