简易温控电路.doc

光电子学课程设计

设计名称： 简易温控电路
院 系： 理学院物理系
专业班级： 应用物理学07级（1）班
姓 名： 苟四新
学 号： 070470129
指导教师： 刘 峰

2010年12月15日

简易温控电路
随着科技的发展与人民生活水平的提高，温控电路在生产、生活中应用非常普遍，像空调、冰箱、电饭锅等都离不开温控电路。本设计主要应用在对控温精度要求不太高的产品上，在保证控温精度的前提下，尽可能地降低成本、减小体积，提高性价比。

设计名称：
简易温控电路

设计目的：
1、通过实训认识热敏电阻的功能和选用；
2、学会放大器的使用；
3、学会温度控制电路的制作；
4、学会温度控制范围的调节。

设计思路：
我们知道热敏电阻受热而阻值下降，则可以用来做温度传感器，很好的将温度信号转化成电信号，比较器可用集成运放来起作用，而电容能够起到延时的效果，用发光二极管的亮灭作为报警信号。那么从传感器到报警系统都一一解决。

设计方案：
一、阻容降压电源的设计
（1）、RC降压的基本原理
电容降压的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下，产生的容抗来限制最大工作电流。例如，在50Hz的工频条件 下，一个1uF的电容所产生的容抗约为3185欧姆。当220V的交流电压加在电容器的两端,则流过电容的最大电流约为70mA。虽然流过电容的电流有70mA,但在电容器上并不产生功耗,因为流过电容的电流为虚部电流,它所作的功为无功功率。根据这个 特点,我们如果在一个1uF的电容器上再串联一个阻性元件,则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个 阻性元件的特性。
通常降压电容C的容量与负载电流I的关系可近似认为：C=14.5I，其中C的容量单位是μF，I的单位是A。
电容降压实际上是利用容抗限流。而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。
（2）、器件选择
a、电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后参考示例来选择降压电容器的容量。因为通过降压电容C1向负载提供的电流Io，实际上是流过C1的充放电电流Ic。C1容量越大，容抗Xc越小，则流经C1的充、放电电流越大。当负载电流Io小于C1的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的最大允许电流Idmax小于Ic-Io时易造成稳压管烧毁。
b、为保证C1可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。
 c、泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。
电容降压式简易电源的基本电路如图1，C1为降压电容，R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻，D1为全桥整流电路，L1为保护电感，C2为滤波电容，D2为稳压管。

图1
注：电容降压式电源是一种非隔离电源，在应用上要特别注意隔离，防止触电！
二、窗口比较器的设计
窗口比较器常用两个比较器组成(双比较器)，它有两个阈值电压VTHH(高阈值电压)及VTHL(低阈值电压)，与VTHH及VTHL比较的电压VA输入两个比较器。如图2，若VTHL≤VA≤VTHH，LM358芯片1脚输出高电平、7脚输出低电平，经过或门比较后绿灯亮；若VA＜VTHL，LM358芯片7脚输出高电平，红灯亮；若VA＞VTHH，LM358芯片1脚输出高电平，黄灯亮。

图2
图2正常工作温度设为45～50℃，(45℃到50℃是一个“窗口”)，在此温度范围时，LM358芯片1脚输出高电平、7脚输出低电平，经过或门比较后绿灯亮(表示温度正常)；若温度低于40℃，LM358芯片1脚输出高电平，黄灯亮；若温度高于50℃，LM358芯片7脚输出高电平，红灯亮。当温度不在正常范围时，可以把此电路稍加改造，外加辅助电路使其恢复正常。
温度传感器采用5K3470+1%热敏电阻RT，已知RT在45℃时阻值为2.4050kΩ；50℃时阻值为2.0337kΩ。按5V工作电压及流过R3、RT的电流约1mA，可求出R1的值。R1的值确定后，可计算出45℃时的VA值为2.225V(按图2中R3=3kΩ时)，50℃时的VA值为2.020V，则VTHL=2.020V，VTHH=2.225V。若设R4、R5=3kΩ，则按图2及VTHL、VTHH可求出流过Rw2、Rw3的相应阻值。

三、整体电路的设计

图3

注意事项：
1、仿真部分，认真审题，弄清题目要求，根据提供的元器件查找资料，实行模块化设计。
2、接线、焊板、调试部分，根据仿真的图，认真接线，防止虚焊现象。

设计感想：
拿到题目后，我们按照老师的要求，花了一天的时间找所给元器件的相关资料，认真阅读，然后第二天开始设计电路，通过这次的设计，我发现只要不放弃，在最困难的时候坚持下去，那么所有的事情都能迎刃而解，开头是重要的，只有做好了，才能有好的结果。
学了一个学期的《光电子技术基础》课程，直到这次课程设计时，才发现，原来自己掌握的知识那么有限，能够运用到实际中的知识更是少之又少。平时，我们都是学习原理知识，但是没有进行实践。许多只是学了就忘，很难的将它们长期的保存在脑海中。所以说，实践是检验真理的唯一标准。一切事物，对与不对，都需要通过时间来证明。同时，实践还是真正掌握知识、掌握技能的重要途径，一切的成就都来源于实践，空想是行不通的。
课本知识固然重要，但是实践环节也是必不可少的，希望平时能够多提供一些实践动手环节，拓展我们多方面的思维。
本设计经实际焊接检测确实可行，工作稳定，精度较高，达到了预期效果，可根据实际需要外接辅助电路、稍加改造，就可达到控温、报警的目的。本温度控制器物精美小巧，具有可靠性高、响应速度快、抗干扰能力强、性价比高和卓越的长期稳定性等优点，可以广泛应用在对温控精度要求不太高的设备上。

本组成员：
王艳超，苟四新，郭广成

参考文献：
《光电子技术基础》 朱京平 编著 科学出版社