简易恒温器的设计.docVIP

课 程 设 计 任 务 书 课 程 名 称 模拟电子技术课程设计 院（系） 电子信息工程 专业 电子信息 班级 学号 姓名 课程设计题目 简易恒温器的设计 课程设计时间: 2009 年 月 日至 2009 年 月 日 课程设计的内容及要求： 1.简要说明 恒温器可广泛用于科研的育苗室、小鸡孵化等对环境温度要求高的场合。 2.设计要求 1）设计一个温度控制可调的恒温器，温度调整范围20-30。 2）用发光二极管作为加热装置的工作/停止指示。 3. 用仿真软件仿真 。 4. 实验室中搭接电路并调试。 5. 写出设计报告。 指导教师 年 月 日 负责教师 年 月 日 学生签字 年 月 日 简易恒温器的设计 方案 恒温器温度控制范围为20℃~30℃。其中，若温度低于指定温度，则发光管显示加热；若温度高于指定温度，则依靠自然降温，从而达到恒温的目的。 本次设计共分为三部分：温度电压转换、差分放大、滞回比较器。其中，温度电压转换是用Pt100电阻通过测温电桥产生电压差，将温度转换成电压；由于产生的电压差比较小，需要进行信号放大，信号放大是通过差分放大电路将温度电压转换部分的微小电压差进行放大；滞回比较器部分是通过滑动变阻器确定两端阈值上下限，从而设定温度。使放大电路放大的电压输入，若输出高电平，则应显示加热；若输出低电平，则截止。 2. 电路工作原理及说明 U1*R5/(R1+R5)-U1*R4/(R2+R3+R4)=6*R5/(100+R5)-6*100/(100+50+40.5%*100)=6*R5/(R5+100)-3.15; 具体计算数值: 温度/℃ 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Rx阻值/Ω 107.79 108.18 108.57 108.96 109.35 109.73 110.12 110.51 110.90 111.29 111.67 占R1百分比/% 89.8 90.2 90.5 90.8 91.1 91.4 91.8 92.1 92.4 92.7 93.1 2.2 差分放大电路 差分放大电路为本次设计的第二部分。通过放大电路，使温度转换电压电流输出的微小电压得到放大。放大后输出电压Uout. 图3 差分放大电路 理论计算： 放大倍数： 因为R1=R2,R3+R4=R5，所以Au=R1/(R3+R4)=10k/1M=100； 放大后输出电压：Uout=100*[6*R5/(R5+100)-3.15]=600*R5/(R5+100)-315； 具体测量数值： 温度/℃ 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Uin/mV -107.886 -94.596 -84.612 -74.696 -64.813 -54.965 -41.888 -28.87 -19.146 -12.681 -0.203 Uout/V 10.404 9.18 8.265 7.354 6.445 5.54 4.338 3.142 2.248 1.654 0.50 2.3 滞回比较器电路 滞回比较器为本次设计的第三部分。这部分是通过滑动变阻器确定两端阈值上下限，从而达到设定温度的目的。然后将放大的电压与其比较，若低于设定温度，则发光管发光，开始加热；若高于设定温度，发光管不工作。电路如图所示： 因为Uih=Ur*(R1+R6)/R6-Uoh*R1/R6,Uil= Ur*(R1+R6)/R6-Uol*R1/R6， 所以Ui=Ur*(10k+1M)/1M≈1.01Ur 且Ur=VCC*(R3+R4)/(R3+R4+R5)=12*(500+R4)/(1500+500+R5) 已知Ui即Uout，可求出R3 具体测量数值： 温度/℃ 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 R3百分比/% 99.5 87.3 78.2 68.9 60.0 50.9 38.9 26.9 18.0 12.0 0.6 3. 电路. 结论 本课题是要设计一个简易恒温器电路，能够使温度恒定，可广泛用于科研的育苗室、小鸡孵化等地方。本设计是通过温度传感器输出信号的差值来判断的。此电路对温度的灵敏度高，可应用在对温度要求高的