2022年简易浴室水温控制电路设计方案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 简易浴室水温掌握电路设计一. 设计任务和要求目录-1二. 设计的作用、目的-1三. 设计的具体实现-2 1. 系统组成框图 -2 2.主要单元监测电路设计 -3 2.1 电路中仪器设备的挑选 -5 2.2 电阻丝开关电路和显示电路- 52.3 电路分析及原理图 -6 四. 心得体会 -7五. 附录 -8 六.参考文献 -9 一. 设计任务和要求设计任务：设计一个简易浴室水温掌握电路；该电力能够将水温掌握在一个合适的范畴内,同时可以通过手动实现对水温范畴的转变；设计要求：1. 要求电路能够通过两根电阻丝实现对水温的掌握；假定水温范畴为,t为实际温度；当t<时,两根电阻丝都通电加热；当时,仅一根电阻丝通电加热；当时,两根电阻丝都不通电；2. 要求电路在、温度点不能显现跳闸现象,即电阻丝不能进行短时间内反复在通电和不通电之间转换；1 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3. 要求电路能够显示出电阻丝的通电与否；4. 要求电路能够手动调剂水温掌握的范畴；5. 依据上述要求选定设计方案,画出系统框图,写出具体的设计过程；6.利用 Proteus 的设计电路图 ,画出一套完整的设计电路图,并列出全部的元件清单；二. 设计任务和要求模拟电路课程设计是电子技术基础课程的实践性教案环节,通过课程设计,要求达到以下目的；<1）巩固和加深同学对模拟电子电路基本学问的懂得,提高他们综合运用本课程所学学问的才能；<2）培育同学依据课题需要选学参考书籍, 查阅手册、图表和文献资料的自学才能；通过独立摸索,深化钻研有关问题,学会自己分析 并解决问题的方法；<3）通过电路方案的分析、论证和比较,设计运算和选 取元器件初步把握简洁有用电路的分析方法和工程设计方法；<4）明白与课 题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范,能按设计任务书的要求,完成 设计任务,编写设计说明书,正确地反映设计与试验的成果,正确地绘制电路 <5）培育庄重、仔细的工作作风和科学态度；通过课程设计实践,帮 图等；助同学逐步建立正确的生产观点、经济观点和全局观点；三设计的具体实现1. 系统组成框图简易浴室水温掌握电路的总体框图如图1 所示；它是由水温监测电路、水温范畴测量电路、电阻丝开关电路、显示电路和电源电路5 部分构成的；显示电路水温监测水温范畴电阻丝电路测量电路开关电路电源电路图 1 简易浴室水温掌握电路的总体框图图 2 水温监测电路和水温范畴测量电路2 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 水温监测电路的功能是利用温度传感器的特性监测水温的变化,同时将温 度信号转化为电信号；水温范畴测量电路的功能是利用比较器的原理实现水温 范畴的确定,同时利用迟滞比较器的迟滞特性来防止跳闸现象；电阻丝开关电 路的功能是完成掌握电路和加热电路的强、弱电转换；显示电路的功能是利用 发光二极管将电阻丝通电与否显示出来；电源电路的功能是为上述全部电路提 供直流电源；图 2 水温监测电路和水温范畴测量电路2. 主要单元监测电路设计 2.1 电路中仪器设备的挑选及水温范畴测量电路如上图所示,水温监测电路由可变电阻R9 和电阻型温度传感器<RMF51-583）构成；电阻型温度传感器是最典型也是最简洁的一种温度传感器,它的工作原 理是通过阻抗的变化来表示温度的变化,同时将温度信号转化为电信号 Vs,即 Vs 代表了实际的水温 t ；本电路采纳电阻型温度传感器型号为 RMF51-583,是一3 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 种正系数的电阻型温度传感器,即传感器的阻抗随温度的增加而增加；可变电阻 的作用是通过调剂可变电阻的阻值,就可以调剂可变电阻的阻值,就可以调剂 Vs 的范畴,也就可以调剂水温掌握的范畴；水温范畴测量电路即如图2 所示,它由两部分构成：第一部分是由电阻、和稳压管、构成的参考电压产生电路；其次部分是由迟滞比较器构成的水温范畴测量电路；参考电源产生的功能是产生两个稳固的电压,这两个电压代表水温范畴的上限值和下限值. 由于参考电源产生电路输出端接入比较器的输入,为了防止显现输出电流导致参考电源不稳固的情形,电路采纳电阻和稳压管相结合的方式构成；其中稳 压 管的稳固电压均为 +8V,因此得到输出,；水温测量范畴电路的功能有两个：第一是确定实际水温顺水温掌握范畴的大小关系；其次是防止显现跳闸现象；第一 和 分别接入两个运算放大器的同相输入端,而 Vs 就同时输入到这两个运算放大器的反相输入端；这样当 时,和 输出都为高电平；当 时,输出为高电平,输出为低电平；当 时,和 输出都为低电平 < 表示运算放大器的同相输入端）；由于 Vs、和分别代表 t 、,实际水温顺水温掌握范畴的大小关系就确定了；其次,本电路通过迟滞比较器代替单门限比较器来防止跳闸现象的显现；迟滞比较器的特性表达式为 <1.1 <1.2）由式 <1.1）和式 <1.2 ）可以得到回差范畴,即 从高电平转化为低电平和从低电平转化为高电平的分界点电压值有了1.1V 的差别,从而可以防止跳闸现象的显现；同理,迟滞比较器的特性表达式为的 <1.4） <1.3由式 <1.3）和式 <1.4 ）可求得迟滞比较器）之差同样具有 1.1V 的回差范畴；稳压管：D1,D2挑选参数为 31mA,1W,8.2V的稳压管4 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电源：直流稳压电源 9V 电阻：R1>=9-8.2>/31=0.026 千欧 分别取 R1,R2为 10 千欧 在水温监测电路和水温范畴测量电路中,使用了一个四运放集成电路 LM324,将它作为一个电压比较器,输出高电平和低电平的电信号；LM324 应用作比较器：当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时 即开环状态 >,理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大 实际上是很大 ,如 LM324 运放开环放大倍数为 比较器,其输出如不是高电平100dB,既 10 万倍>；此时运放便形成一个电压 <V+ ）,就是低电平 <V- 或接地）；当正输入端电压高于负输入端电压时,运放输出低电平；与各类传感器协作使用,稍加变 通,便可用于各种物理量的双限检测、短路、断路报警等；2.2 电阻丝开关电路和显示电路 如图 3 所示,电阻丝开关电路是由三极管电路和继电器电路构成的；电路的输入即为图2 电路中的输出,即当时,和都输出高电平；当时,输出为高电平,输出为低电平；当时,输出都为低电平；由于电阻丝的功能是加热,即电阻丝中通过的是大电流和大功率,因此电 阻丝需要沟通供电,这样一来,电路中的开关必需使用继电器电路；而一般运 算放大 电路的输出电流无法驱动继电器,因此需要加入电流放大电路；由于三极管电路构成的电流放大电路是一种比较典型和简洁的电路；其中和为限流电阻,防止输入电流过大烧毁三极管；三极管为共射极电路,三极管饱和导通,可以将输入电流放大倍；当输入电压为低电平常,三极管截止,无电流通过；继电器连接三极管的集电极,当有电流驱动时,开关吸合,对应的电阻 丝通电加热；当无电流驱动时,开关断开,对应的电阻丝不通电,同时继电器两端并联入二极管进行爱护；显示电路如图3 所示,通过发光二极管亮灭来表示电阻丝是否通电,同时由于继电器的驱动电流过大,需要加入限流电阻；5 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3 电阻丝开关电路2.3 电路分析及原理图（1）当时,和输出都为高电平；从而三极管T1,T2 饱和导通,继电器 K1 和 K2 都有电流通过,继电器被驱动,开关吸合,对应的电阻丝通电加热,导致发光二极管工作发光；当时,输出为高电平,输出为低电平；三极管T1 饱和导通, T2 截止,继电器 K1 有电流通过,而K2 就没有,当继电器被驱动,开关吸合,对应的电阻丝通电加热,导致发光二极管 T1 工作发光, T2 就不工作；（2）当 时,和 输出都为低电平；三极管 T1,T2 都截止,继电器 K1,K2都没有电流通过,继电器不被驱动,电阻丝均不通电加热；从电路的原理图以及仿真过程中可以看出,能够确定出实际的水温顺水温 掌握范畴,能够达到肯定的下限水温,在没有达到这个下限水温之前,两根电 阻丝同时加热,使水温快速上升；当达到这个温度以后,只有一根电阻丝加 热,节省能源；知道水温上升到一个上限水温之后,为防止人烫到,电阻丝停 止加热；知道水温下降之后,电阻丝才再重新开头加热,如此循环加热,实现6 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 了设计的要求；四心得体会为期一周的模电课程设计让我学到了很多关于模电理论方面和实践方面的 学问,让我受益匪浅；这次设计虽然遇到了很多出乎意料的问题,但在老师和 同学的虚心教诲下,顺当地解决了全部的问题；不仅锤炼了自己的动手才能,也从肯定程度上巩固了Proteus仿真软件的应用,加深了对模拟电路方面学问的懂得；在仿真软件 Proteus 中,第一,绘制原理图,接着设置元件的各种参数,最终就要应用 Proteus 的仿真功能观看试验现象；在此期间,对电路元件参数 进行了相应的修改,最终得到比较接近实际的仿真结果；在做试验的过程中,我们必需对每一个细节引起重视,特殊是在焊接的过 程中,有一个环节出错,就可能导致整个试验失败,所以这次设计不仅考查了 我们对学问的吸取和把握,更重要的是考查了我们的细心和耐心；不要怕麻 烦,特殊是在焊接过程中,我们必需一次一次地核对接线,直至找出问题的所 在；同时,在这次设计中,除了在老师的细心指导下,同学们之间的团结与互 助也让我伸手感受；我深刻地体会到实践工作是一个团队的工作,团队需要我 们每一个人的参议,团结的力气是无穷的；这种团结的精神值得我们发扬光 大；五附录简易浴室水温掌握电路元器件清单符号类别数目1备注可变范畴为R9 可变电阻0 10kR1,R4,R5,10 k7R6,R8,R10,R11R3,R7,R12,R131 k4D1,D2稳压管2D3, D4二极管 IN41482D5,D6LED2T1,T2三极管 90132J1,J2继电器 EDR2H1A1227 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 用可调范畴为RMF51-583热敏电阻10-10k 电位器替代仿真C1470 F1C2,C40.1 F2C347 F1U1,U2LM3242U3MC78L12KC18 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 简易浴室温度掌握设计电路图9 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 六参考文献：1. 清华高校电子学教研组编,童诗白、华成英主编：模拟电子技术基础第三版,北京,高等训练出版社,2001 2. 腾国仁主编、笠清琪副主编：电气试验技术,北京,煤炭工业出版社, 2003 3. 李银华主编、王新金副主编、江泳副主编：电子线路设计指导,北2005 京,北京航空航天高校出版社,2005 4. 刘秀文等编新编电子掌握电路300 例,北京,机械工业出版社,5. 华中理工高校电子学教研室编,康光华主编、陈大钦副主编：电子技术基础 <模拟部分）第四版,北京,高等训练出版社,1999 6. 陈立万、赵威威、谭进怀、冯地耕、黄美兴主编：模拟电子技术基础实验及课程设计,成都,西南交通高校出版社,2022 7. 杨素行主编,模拟电子技术基础简用教程第三版,清华高校电子学教研组；10 / 10 名师归纳总结 - 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