简易纯净水加热控制电路.doc

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1、课程设计任务书 题目 简易纯净水加热控制电路 专业 ：电子科学与技术 学号： 姓名 ： 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1 阅读相关科技文献。2 学习protel软件应用。3 学会整理和总结设计文档报告。4 学习如何查找相关手册及相关参数。技术要求3. 要求电路能够检测纯净水的温度T。4. 要求电路能够通过两根电阻丝实现对加热的控制，具体情况如下：l T50 两根电阻丝都工作，电路处于加热状态；l 50T100 只有一根电阻丝工作，电路处在保温状态；l T100 两根电阻丝都不工作，电路完成加热。5. 要求电路设置一个按键，此按键能够起到快速加热的作用。即此按键按下后，当50T10

2、0，两根电阻丝都工作。6. 要求电路能够显示加热的各种状态。主要参考资料1 何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2006年6月2 姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3 王澄飞，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4 李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5 康华光，电子技术基础，高教出版社，2003完 成 期 限： 2011年1月7日 指导教师签章： 专业负责人签章： 2010年12月29日目 录课程设计任务书 1摘 要3 第一章 设计目的 3第二章 方案的提出与选取 3第三章 电路的功能设计要求 4第四章 电路的基

3、本组成及原理 5第一节 加热电路的组成框图 5第二节 各主要单元电路的工作原理 5 一 电源电路 5 二 水温监测和水温范围测量电路 6第五章 元器件清单及参考文献 8第六章 设计体会 9附 录 简易纯净水加热控制电路总电路图11课程设计 简易纯净水加热控制电路摘 要 本方案的主要目的是制作一个简易的纯净水加热控制器。该电路主要由电源电路、水温监测和水温范围测量电路以及电阻丝开关和显示电路三部分构成。 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。水温范围测量电路的功能是利用比较器的原理实现水温范围的确定，同时利用迟滞比较器的迟滞特性避免跳闸现象。电阻丝开

4、关电路的功能是完成控制电路和加热电路的强、弱点转换。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电路提供直流电源。 电源电路由电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路来实现；电阻型温度传感器监测水温；用迟滞比较器测量水温范围；显示电路用继电器和发光二极管来实现。方案中各单元电路的原理及示意图都会有所说明。 第一章 设计目的 熟悉工程实践中电子电路的设计方法和规范，达到综合应用电子技术的目的 学习文件检索和查找数据手册的能力 学习Protel软件的使用 学会整理和总结设计文档报告第二章 方案的提出与选取 该方案电源电路采用电网供电，通过变压器电路、

5、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成直流12V电压。稳压电路由三端稳压器实现，用它来组成稳压电源只需很少的外围元件，电路非常简单，且安全可靠。水温测量和水温监测电路主要由电阻型温度传感器和迟滞比较器组成。电阻型温度传感器是最典型也是最简单的一种温度传感器。迟滞比较器不仅可以测量水温的范围，还可以防止跳闸现象的出现。电阻丝开关电路和显示电路主要由电流放大电路和继电器组成。继电器可以提供电阻丝所需要的交流电，而电流放大电路是由三极管组成，是一种比较典型的和简单的电路。用发光二极管构成显示电路更容易观察。 综上所述，此方案电路图构成简单易懂，元器件的价格便宜，还能在一定程度上降

6、低成本。第三章 电路的功能设计要求 要求电路能够检测纯净水的温度T 要求电路能够通过两根电阻丝实现对加热的控制，具体情况如下： T50时，两根电阻丝都加热，电路处在加热状态 50T100时，只有一根电阻丝工作，电路处在保温状态 T100时，两根电阻丝都不工作，电路完成加热 要求电路设置一个按键，此按键能够起到快速加热的作用，即按键按下后，当50T100时，两根电阻丝都工作 要求电路能够显示加热的各种状态 根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计原理及过程 用Protel软件画出电路图，并列出所有的元件清单第四章 电路的基本组成及原理第一节 系统的组成框图简易纯净水加热控制电路的总

7、体框图如图1所示。它是由水温监测电路、水温范围测量电路、 电阻丝开关电路、 显示电路和电源电路5部分组成。水温监测电路水温范围测量电路电阻丝开关电路显示电路电源电路第二节 各主要单元电路的工作原理一 电源电路电源电路的原理图如下图下所示。电路直接从电网供电，通过变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成+12V的直流电压。电路中电源变压器将交流电网电压220V变为合适的交流电压13V。整流电路采用二极管桥式整流电路，整流电路将交流电压13V变为脉动的直流电压13V。C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。稳压电路清除电网波动及负载变化的影

8、响,保持输出电压12V的稳定。该电路是经典电源电路。二 水温监测和水温范围测量电路 水温监测电路由可变电阻R9和电阻型温度传感器（RMF51583）构成。电阻型温度传感器是最简单也最典型的一种温度传感器，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代表了实际水温t。本电路采用的电阻型温度传感器型号为RMF51583，是一种正温度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R9的作用是通过调节可变电阻的阻值，就可以调节Vs的范围，也就可以调节水温控制范围。 水温范围测量电路由两部分构成：第一部分是由电阻R1、 R2和稳压管D1、 D2

9、构成的参考电压产生电路；第二部分是由迟滞比较器构成的水温范围测量电路。 参考电源产生电路的功能是产生两个稳定的电压，这两个电压代表水温范围的上限值t2和下限值t1.由于参考电源产生电路输出端介入比较器的输入，为了防止出现输出电流导致参考电源不稳定的情况，电路采用电阻和稳压管相结合的方式构成。其中稳压管的稳定电压均为+8v，而输出VREF1=+8V，VREF2=+4V。 水温范围测量电路的功能有两个：第一是确定实际水温和水温控制范围的大小关系；第二十防止跳闸现象的产生。首先，VREF1和VREF2分别输入到两个运算放大器的同相输入端，而Vs则同时输入到这两个运算放大器的反相输入端。这样，当VsV

10、p2时，V1和V2输出都是高电平；当Vp2 VsVp1时，V1输出为高电平，V2输出为低电平；当VsVp1时，V1和V2输出都为低电平（Vp表示运算放大器的同相输入端）。由于Vs 、VREF1和VREF2分别代表t、t2和t1，实际水温和水温控制范围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实现跳闸现象的出现。迟滞比较器U1的特性表达式为V1T+= Vp1=R4* VREF1/（R3+R4）+R3*V1（R3+R4）=（7.3+1.1）V=8.4V (1) V1T- = Vp1=R4* VREF1/（R3+R4）+0=7.3V (2) 由式（1）和式（2）可得到回差范围

11、VT = V1T+ - V1T- =8.4V-7.3V=1.1V，即V1从高电平转换为低电平和从低电平转换为高电平的分界点电压值有了1.1V的差别，从而就可以防止跳闸现象的出像。同理，迟滞比较器U2的特性表达式为V2T+= Vp2=R6* VREF2/（R7+R6）+R7*V2（R7+R6）=（3.6+1.1）V=4.7V (3)V2T- = Vp2=R6* VREF2/（R7+R6）+0=3.6V （4） 由式（3）和 （4） 可求得迟滞比较器U2的V2T+ -V2T-之差（4.7V-3.6V）同样具有1.1V的回差范围。第五章 元器件清单及参考文献符号类别数目R9可变电阻1R1,R2,R4

12、,R5,R6,R8,R10,R1110K8R3,R7,R12,R131K4R14,R15 电阻丝2D1,D2稳压管2D3,D4二级管IN41482D5,D6LED2T1,T2三极管90132J1,J2继电器JQX-4F-12V2RMF51-583热敏电阻1S按键开关1TTRANS11C1470UF1C2,C40.1UF2C347UF1DBRIDGE11U1,U2LM3242U3MC78L12CP1主要参考资料1.何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2006年6月2.姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3.王澄飞，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年1

13、0月4.李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5.康华光，电子技术基础，高教出版社，2003第六章 课程设计心得体会 2010学年第18周我们进行了为期一周的课程设计，时间虽短，但其中需要学的东西可真不少。 第一，想要做出一个实用的电子产品真的不是很容易，扎实的理论基本是必需的，不然给你一个设计要求，你即使知道要做什么，却也不知道往哪方面去考虑，这个是做设计最头疼的事。 第二，要知道怎么查资料，这次课程设计虽然简单，但是却让我为查资料花去了好大一部分时间。我们这次的课题是设计简易纯净水加热控制电路，网上都有，我也下了有一些，看看别人的设计，自己再仔细思考一下，认真的设计出自己的电路，学习不能照搬，但要学会借鉴改进，得出更好的方案，这才能迎合科技时代的主旋律。 第三，应该学会团队精神。我们是六个人一组，设计一个共同的课题，如果大家提前讨论并明确自己设计方向的话，将会起到事半功倍的效果。最后，作为一个电子科学与技术专业的学生，我想说的是，在大学里这样的机会不是很多，所以认真把握每一次这样的机会很有必要，时间久了，就会发现从这之中学到的东西要比从课本中学到的印象深刻得多，因为理论结合实践，在实践中去验证理论，这样我们才有更大进步。附 录 简易纯净水加热控制电路总电路图10