学位论文-—水温控制系统电子技术课程设计.doc

东北石油大学课程设计课程电子技术课程设计题目水温控制系统设计院系电气信息工程学院专业班级自动化学生姓名学生学号指导教师2013年7月5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水温控制系统设计专业自动化姓名学号主要内容：根据技术指标和已知条件，选择合适的温度传感器、选择合适的继电器或晶闸管。完成对水温控制系统的设计、装配与调试。基本要求：①设计制作可以测量和控制温度的温度控制器测量和控制温度范围：5～80℃，控制精度：±1℃，控制对象：双向晶闸管或继电器，晶闸管或继电器触点连接：一组转换接点（市电220V/50Hz/2A）。②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真）③安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。主要参考资料：[1]吴友宇.模拟电子技术基础.北京:清华大学出版社[M].清华大学出版社.2009年05月[2]全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编[J].北京理工大学出版社.2004年01月[3]张凤言.电子电路基础[M].北京:高等教育出版社.1995[4]华中科技大学电子技术课程组电子技术基础[M].高等教育出版社.2005年07月[5]吴慎山.电子线路设计与实践——高等学校电子信息类教材[J].电子工业出版社.2005年09月[6]黄锦安,付文红,蔡小玲编-电路与模拟电子技术[M].高等教育出版社.1997.完成期限2013.7.1-2013.7.5指导教师姜建国许爱华专业负责人徐建军2013年7月5日目录1任务和要求32总体方案设计与选择32.1设计原理及方法32.2单元模块设计42.2.1电源模块43.2.2温度传感器模块43.2.3放大器模块53.2.4比较器模块73.2.5继电器模块83.2.6加热模块93.2.7温度过低报警模块102.3电路的安装与调试103.3.1电路的安装103.2.2电路的调试113电路的仿真124设计总结12参考文献14附录Ⅰ元件清单1附录Ⅱ整体电路图21任务和要求(1)任务：设计一种可实现测温和控温的电路(2)水温控制系统性能要求工作温度范围：室温~100℃。控温精度：±1oC。控温通道输出为双向晶闸管或继电器，一组转换触点为市电（220V，10A）。2总体方案设计与选择2.1设计原理及方法根据原理方框图，该设计问题可分为温度传感器模块，放大器模块，比较器模块，继电器模块,加热模块，温度过低报警模块及温度显示模块。由于电路中含有运算放大器，需接入±12V直流稳压电源，所以电源模块也可算在其中。原理方框图图1-12.2单元模块设计2.2.1电源模块本设计的电源电路采用固定集成稳压源电路输出±12V电压。稳压源电路如图2-3-1-1：电源电路图3-2-1-1这是一个用集成稳压器输出的稳压源电路，LM7812和LM7912是集成稳压器，分别控制输出±12V直流电压。电源接220V交流电后经变压器后变为15V左右的交流电，再经桥式整流后滤波，此时的电压不稳定，经上述集成稳压器后就能得到较稳定的电压。3.2.2温度传感器模块本设计选用LM35温度传感器连转化温度。LM35的输出电压与摄氏温度呈线性关系，转换公式为：Vout=10mVoCToC在0℃时输出为0V，每升高1℃输出电压增加10mV,LM35的外观如图所示图3-2-2-1LM35图3-2-2-2常温下LM35不需要额外的校准处理即可达到±1/4℃的准确率。此设计采用单电源供电，在25℃下的静默电流约50μA，非常省电，并且无散热问题，精度非常高。并且输入电压宽，从4V到30V都可以。所以选择LM35很合适。3.2.3放大器模块放大器和比较器均要用到运算放大器，这里采用LM324集成运放。LM324是4个运算放大器的集成器件，这个设计中选择其中的两个使用。LM324的接线图如图3-2-3-1：LM324集成运放LM324N实物图下面说明放大器的原理：此设计用正相比例放大器，使输出时正电压，考虑到控制的温度是室温到80oC，所以取放大器的放大倍数为10倍（即温度缩小10倍）比较合适。正相比例放大器的原理图如图3-2-3-3：正向比例放大器原理图图3-2-3-3由运放的“虚短”“虚断”的性质有这里取R1=10K，则R2=90K，因为电源电压为12V，保持10倍放大，则设定的电压值与温度的转换关系就为10倍，比较容易控制和调节。实际中取R=90.9K。3.2.4比较器模块这里采用简单的单门限电压比较器，使用的运算放大器为LM324中的一个。电路图如图3-2-4-1：单门限电压比较器图3-2-4-1中1接放大器的输出电压作为比较器的输入电压，3接输出电压。此时放大器工作在非线性状态，输出电压只有正