温度监控装置课程设计

1绪论 (1)

1.1背景 (1)

1.2简介 (1)

1.3应用前景 (1)

2系统方案设计 (2)

2.1设计任务及要求 (2)

2.1.1设计任务 (2)

2.1.2 设计要求 (2)

2.2设计思想 (2)

3 选定方案的论证及整体电路的工作原理 (3)

3.1设计方案选择 (3)

3.1.1可行方案： (3)

方案一： (3)

方案二： (3)

方案三： (3)

3.1.2方案的讨论与选择： (3)

3.2 选定方案的论证 (3)

3.2.1选定温度传感器的论证 (3)

3.3 整体电路的工作原理 (4)

4单元电路的设计计算、元器件选择及电路图 (5)

4.1 测温单元 (5)

4.2 信号处理单元 (5)

4.3 温度显示单元 (7)

4.4 控制单元 (8)

5 整体电路图、元件及器件明细 (9)

5.1 整体电路图 (9)

5.2元件及器件明细 (9)

6 设计小结 (10)

6.1 成果的评价 (10)

6.2 本设计的特点 (10)

6.3 存在的问题和改进的意义 (10)

总结 (11)

附录................................................................................................................. 错误!未定义书签。

参考文献 (12)

1.1背景

冬暖夏凉是人们对温度的第一感觉，而如果要对温度进行精确的测量，则要进行利用仪器进行测量，这就要用到温度测量和控制系统。而现今很多的温度控制系统大多数都有很多的缺点，最主要的就是价格昂贵，反应速度慢或者是精度不高等。这些缺点使得温度控制部分成为整个系统中的一个污点。本设计通过本人自身的所学知识，以及所考虑到的问题，尽量设计比较完美的温度控制系统，希望通过设计这样一个简单而价格便宜的温度控制系统达到抛砖引玉的目的。当然，现今应该是存在比我的系统更加完美的设计，如果可能，仅希望提供另外一种设计思路，也许会有某些火花的碰撞。具有体积小，可靠性能高，对温度进行精确的测量功能等特点，温度控制系统在工业生产，生活娱乐，仪器运行等很多方面都有着广泛的应用。

1.2简介

通过本人自身的所学知识，以及所考虑到的问题，尽量设计比较完美的温度控制系统，希望通过设计这样一个简单而价格便宜的温度控制系统

1.3应用前景

温度的测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。在许多场合，及时准确获得目标的温度信息是十分重要的，近年来，温度测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温湿度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。

2系统方案设计

2.1设计任务及要求

2.1.1设计任务

根据技术要求和所给条件，完成对温度控制系统的设计，装配与调试。

2.1.2 设计要求

(一)设计任务

利用温度传感器件、集成运算放大器和Tec(Thermoelectric Cooler，即半导体致冷器)等设计一个温度控制器。

(二)要求

设计要求：

（1）温度测量范围15-30℃，分辨率为0.05℃

（2）温度控制范围：20±5℃，夏天使用，有本装置驱动冷风机，交流接触器线圈的工作电流100微安。

（3）报警指示，当温度高于25℃时，用红灯报警。

(三)发挥部分

（1）测温和控温范围：15-30℃

2.2设计思想

本次设计使用温度传感器收集当前密室的温度，然后经过各部分电路处理，与所要控制的电路进行比较。电路根据比较的结果决定是否对密室空气进行降温，如果需要制冷会自动开启半导体制冷片。当温度低于所控制的温度后，控制部分要断开制冷电路。在不制冷的情况下，密室会自动升温，当温度上升到控制温度以下的时候电路就会依照以前的步骤重新来一遍，然后对密室进行降温，然后循环往复执行这样一个周期性的动作，从而达到把温度控制在一定范围内的目的。

3 选定方案的论证及整体电路的工作原理

3.1设计方案选择

3.1.1可行方案：

方案一：

利用集成运放在非线性工作区（即饱和区）的输出端电压为正负电源电压的特性，构造温度比较器，将温度信号离散成为高电平和低电平，高电平时制冷，低电平时加热，从而实现对温度的控制。其中功放采用乙类双电源互补对称功率放大电路。测温部分方案同方案一。

方案二：

通过集成运放构成的比例器，把温度传感器获得的信号放大，再将信号传输给功放，带动半导体制冷片工作，从而实现对温度的控制。功放采用乙类双电源互补对称功率放大电路。测温部分通过测温度传感器输出端与基准端的电压，在转化为相应的温度值。其中，基准端的电压有事先调试好。

方案三：

用半导体制冷片分别实现制冷功能，该方案中同样用比较器将温度信号离散为高电平和低电平，高电平时制冷片工作，低电平时，加热器工作，这样就可也实现对温度的控制。其中功放电路采用两个独立的二级放大电路，且只用正电源。测温部分方案同方案一。

3.1.2方案的讨论与选择：

方案一可行，它将变化的温度信息转变为离散的高电平和低电平，通过功放的作用，从而实现对温度的控制。但是半导体制冷片一直工作在较大功率条件下，耗能较多，且加热器和制冷器始终有其一在工作中，所以会造成资源浪费，电路也相对复杂。

方案二可行，可是存在着许多缺点，如反应慢，且温度相近时，灵敏度也降低了。

方案三可以很好得实现对温度的控制和测量，虽然方案三使用的电子器件较多且繁杂，电路也较复杂，但是对于控制电路来说更加准确，迅速，因为不需要对电路进行加热，则这个电路是不错的。

综合考虑之后，采用方案三作为具体实现方案。

3.2 选定方案的论证

3.2.1选定温度传感器的论证