豆芽机自动浇水控温器电路的设计

一、 概述

生产豆芽时，需要控制豆芽的生长温度，并进行定时浇水，手工操作比较麻烦。而豆芽机自动浇水控温系统实际上就是我们常说的温室大棚的自动控温系统，因此其实际的使用价值不言而喻，下文介绍了该自动浇水控温系统如何利用中小规模集成电路设计。利用三片555定时器，其中两片和电阻电容组成多谐振荡器，并通过输出高低电平来确定是浇水还是加温，另外一片用来做电源断电报警。 二、 方案论证

设计一个豆芽机自动浇水控温系统，通过滞回比较来确定输出的高低电平后再传输到555定时器，确定浇水，再利用同样的原理利用7414反向器，达到和之相反的信号输出。

图2 豆芽机自动浇水控温框图

三、电路设计 1.直流稳压电源电路

由于电路中需要利用6V 、+12V 、-12V 直流电压，本设计电路中则采用LM7806CT 、LM7812CT 、LM7912CT 集成芯片来完成直流稳压电源的设计。下图为6V 稳压电源的设计，其余电源电路设计原理相同。

图3 直流稳压电源电路图

工作原理：当电源开关接通时候，220V 交变电压经过25：1的变压器T1进行变压，变压后电压经过整流电桥电路D3进行整流后，再经过470u 的电容滤除多余的杂

电源

滞回比较器 及555集成电路

断电报警系统

高于30度浇水系统

低于15度加热系统

波，此时电压信号已经基本清晰，但是依然不是很稳定，因此再经过散端稳压器

LM7806CT进行稳压，这时电源电压达到稳定的6V。

2.滞回比较器比较电路

受软件限制，multsim中无光敏电阻，本仿真设计则使用滑动变阻器R12来代替热敏电阻，设计由光敏电阻组成的电桥，滞回比较器来稳定电路。

图4 滞回比较电路设计图

3.浇水及降温系统电路

电路中浇水以及加热系统用两个发光二极管代替。两部分电路形式基本相同，施密特触发器输出的高低电平也是同步的，不同点在于，一个使用了7414N反向器，即达到了要求。

图5 温度高于30度加热电路图

图6 温度低于15度加热电路图

4.断电报警系统电路

正常情况下，停电报警电路不工作，BL不发声。当停电时候k3释放，其常闭触头接通，由555施密特触发器及外围阻容原件组成的音频振荡器通电工作，Bl发出音频报警声，提醒用户电源已断。

图7 断电自动报警系统电路图

四、性能的测试

1.直流稳压电源的测试

图8 直流稳压电源测试

图9 万用表测稳压电源示数2.温度低于15度时加热

图10 温度低于15度加热电路

图11 温度低于15度示波器图像3.温度高于30度时浇水降温

图12 温度高于30度浇水电路

图13 温度高于30度示波器图像

4.温度高于15度低于20度二极管发光情况

此时浇水和加热电路均不工作，图示即可看出两个二极管均不发光。

图14 温度介于15度和20度之间时示波器图像

5.电路工作三个过程总波形图

此图测量的是温度从15度加热到30度，在从浇水降温到20度，再到温度降到15度时候的总波形图。

图15 电路三个工作过程总电路图

五、结论

通过资料查阅以及自主学习，完成了老师所给的所有设计要求：豆芽机自动浇水控温装置1.温度高于30度时浇水降温。2.温度低于20度时停止浇水。3.温度低于15度时加热。4.装置具备停电报警功能。5.电压、功率大小。通过每一个模块的设计，最后再整合在一起，使得整个电路简单易懂。而在实际测试过程中，遇到了很多麻烦，经过反复的调试，最终全部满足了设计要求。

六、性价比

豆芽机自动浇水控温系统实际上就是现在温室大棚的模型，使用价值很大。本次设计所采用的基本电路在现实中也是完全可以使用的，不同之处在于浇水和加热装置，这一部分不同用户的需求是不同的，或大或小，成本也就无法估计，但是在基本电路中的成本依然是低廉的，555定时器价格在1~3元左右，其余元器件价格基本没有超过一元钱的，因此本次设计方案性价比还是很高的。

七、课设体会及合理化建议

此次设计历时近两周，时间还是比较仓促的，因为期间还有几门期末测试，所以显得又那么一点紧迫。从电路到模电，再到数电，学到的东西真的不少。我设计的题目是豆芽机自动浇水控温系统，当把所学到的东西和实际联系到一起时，就回发现这真的不是一件多么简单的事情。刚刚拿到课设题目的时候，无从下手，不知道到底要怎么做，后来经过老师的几次悉心答疑，心中的谜团也就慢慢解开了，思路也就愈来愈清晰了。这次的课设学到的东西真的很多，包括Mutlisim的基本使用方法，电路设计要模块化再全局化的思路，也很考验我的自学能力，每个人的课设题目虽然不同，但是也有着共同之处，比如说555多谐振荡电路以及反向器等器件的使用方法，一起交流心得，也会学到很多东西。总之，本次课程设计我受益匪浅！我对电子类的东西本身就很感兴趣，这次设计我是真的很高兴，也很用心，有那么一点遗憾的是现在大三了，以后设计的机会不多了，而即将走出大学校门的我，依然还是那么稚嫩，所以希望以后的课程设计能够及时在大一的时候就开展开来！

附录I 总电路图

序号编号名称型号数量

1 K3 电磁继电器EMR151A24 1

2 T1 变压器TS_POWER_25_TO_1 1

3 U1 稳压电源LM7806KC 1

4 A1、A2、A3 555定时器VIRTUAL 3

5 U11 扬声器BUZZER 1

6 D1、D2、D3 电桥1B4B42 3

7 U4A、U6A、U5B、

集成运放TL082CD 6 U7A、U9A、U8B

8 U2A 反向器7414N 1

9 C1、C3、C6 电容1uF 3

10 C2、C4、C5 电容470uF 3

11 R2、R3 电阻10K 2

电阻 5.6k 4 12 R13、R15、R21、

R23

电阻300K 4 13 R14、R16、R22、

R24

14 R1、R9、R10、电阻2K 3

15 R11 电阻100k 1

16 R12 滑动变阻器200K 1