空調(diào)溫度控制器-模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)(共15頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 課題名稱(chēng)： 空調(diào)溫度控制器班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 指導(dǎo)教師： 目錄一、引言1二、設(shè)計(jì)目的2三、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及元件3五、方案設(shè)計(jì)與論證8六、單元電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)調(diào)試9七、整體電路制作調(diào)試說(shuō)明11八、調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題12九、總結(jié)與心得13十、設(shè)計(jì)成果展示14十一、參考文獻(xiàn)15一、引言溫度控制電路廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域 ,如家電、汽車(chē)、材料、電力電子等 ,常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 ,傳統(tǒng)的繼電器調(diào)溫電路簡(jiǎn)單實(shí)用，但由于繼電器動(dòng)作頻繁 ,可能會(huì)因觸點(diǎn)不良而影響正常工作。文獻(xiàn)2 提出改進(jìn)的、電路 ,采用主回路

2、無(wú)觸點(diǎn)控制 ,克服繼電器接觸不良的缺點(diǎn) ,且維修方便 ,缺點(diǎn)是溫度控制范圍小 ,精度不高。本設(shè)計(jì)要求溫度可以設(shè)定，并要求溫度被控制在設(shè)定的值附近，所以該系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度控制的方法很多，有采用模擬電路實(shí)現(xiàn)的，也有采用計(jì)算機(jī)構(gòu)成的智能控制。模擬控制溫度的方法主要有開(kāi)關(guān)式控制法、比例式控制法和連續(xù)式控制法。開(kāi)關(guān)式控制是將檢測(cè)的溫度信號(hào)和設(shè)定的溫度值通過(guò)比較器比較后，驅(qū)動(dòng)一開(kāi)關(guān)器件（一般是繼電器）控制加熱器的通斷。如當(dāng)測(cè)量的溫度低于設(shè)定的溫度值時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路使繼電器接通加熱器的電源，使溫度上升；當(dāng)溫度高于設(shè)定的溫度時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路使繼電器斷開(kāi)加熱器的電源，停止對(duì)加熱器的加熱，溫度將下降

3、。這樣繼電器反復(fù)動(dòng)作，溫度將被控制在設(shè)定值附近。開(kāi)關(guān)式溫度控制方法的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是控制精度較低，并且在設(shè)定溫度附近，頻繁啟動(dòng)繼電器，影響繼電器的使用壽命。比例式控制是選擇一個(gè)固定的時(shí)間T作為控制周期，選擇控制周期的長(zhǎng)短一般根據(jù)加熱的熱容量選取，熱容量大的可選擇控制周期長(zhǎng)一些，一般選擇T=1015秒。當(dāng)溫度低于設(shè)定的溫度較多時(shí)，在一個(gè)控制周期T內(nèi)接通加熱器電源的時(shí)間就比較長(zhǎng)（假設(shè)為t），隨著溫度的升高，加熱時(shí)間t逐漸減少；當(dāng)溫度高于設(shè)定的溫度時(shí)，加熱時(shí)間t等于零，溫度逐漸下降，最后使溫度接近穩(wěn)定。該方法控制溫度精度將大大提高。連續(xù)控制是根據(jù)測(cè)量溫度的大小自動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)加熱器電流的大小，當(dāng)溫

4、度大于設(shè)定的溫度時(shí)，可自動(dòng)的控制減小加熱器的電流，反之則增大電流，可使溫度自動(dòng)的保持在設(shè)定的溫度上，該方法控制穩(wěn)定的精度最高，電路也比較復(fù)雜，同時(shí)要求一個(gè)可控的功率器件實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱器電流大小的控制。 本設(shè)計(jì)要求溫度的控制精度不高，可采用控制線(xiàn)路較簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)式控制方法。二、設(shè)計(jì)目的1通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)試， 了解并掌握運(yùn)算放大器的工作原理和使用方法及其注意事項(xiàng)。2 學(xué)會(huì)查閱元器件資料, 讀電路圖辨別元器件,檢查并測(cè)試元器件。3學(xué)會(huì)繪制電路圖并組裝電路,調(diào)試電路的能力。4 熟練掌握各種基本儀器的使用。5 學(xué)會(huì)并熟練掌握電路仿真軟件的使用(Multisim等)。三、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求本次課程設(shè)計(jì)，是滿(mǎn)足小型家用空調(diào)

5、溫度控制器，可通過(guò)手控預(yù)置溫度?？刂破骺砂慈藗兊囊?，將室內(nèi)溫度保持在一定范圍內(nèi)。先由環(huán)境溫度作用于熱敏電阻，從而改變運(yùn)算放大器的電位，以達(dá)到控制具有開(kāi)關(guān)作用的三極管的電位狀態(tài)，繼而控制繼電器的工作，最后控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。整個(gè)過(guò)程都是自動(dòng)的。在設(shè)計(jì)思路上同學(xué)們可以發(fā)揮自己的創(chuàng)造性，有所發(fā)揮，并使設(shè)計(jì)方案可行，效果良好。 使用模擬電子元件顯示空調(diào)的運(yùn)行和靜止?fàn)顟B(tài).，顯示空調(diào)的運(yùn)行和靜止?fàn)顟B(tài). ，開(kāi)發(fā)同學(xué)們的發(fā)散思維。同時(shí)可以充分發(fā)揮同學(xué)們的動(dòng)手操作能力。培養(yǎng)同學(xué)們對(duì)課程設(shè)計(jì)的興趣。加深對(duì)各種援建的認(rèn)識(shí)。四、 設(shè)備及元器件代碼名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)數(shù)量IC1集成電路LM3241IC2集成電路CD40111VT

6、三極管2N22221VD1二極管1N41481VD2、VD3發(fā)光二極管2EF441(R、G)2Rt負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻MF12-1-10k1R1電阻RTX-0.125-3k-1R2、R4電阻RTX-0.125-15k-2R3、R5電阻RTX-0.125-10k-2R6、R8電阻RTX-0.125-1k-2R7電阻RTX-0.125-4.7k-1RP1、RP2微調(diào)電位器3296 47k2KR電磁式繼電器JZC-12F/012-121 圖1、 LM324引腳圖與元件圖引腳功能（v）電壓引腳功能電壓（v）1輸出13.08輸出33.02反向輸入12.79反向輸入32.43正向輸入12.810正向輸入2.

7、84電源5.111地05正向輸入2.812正向輸入2.86反向輸入21.013反向輸入42.27輸出23.014輸出43.0 表1 LM324引腳功能 圖2、CD4011引腳圖引腳功能引腳功能1數(shù)據(jù)輸入端8數(shù)據(jù)輸入端2數(shù)據(jù)輸入端9數(shù)據(jù)輸入端3數(shù)據(jù)輸出端10數(shù)據(jù)輸出端4數(shù)據(jù)輸出端11數(shù)據(jù)輸出端5數(shù)據(jù)輸入端12數(shù)據(jù)輸入端6數(shù)據(jù)輸入端13數(shù)據(jù)輸入端7地14VDD正電源 表2、CD4011引腳功能圖表 圖3 CD4011引腳圖項(xiàng)目原件參數(shù)VDD電壓范圍0.5V to 18V功耗雙列普通封裝 700mW工作溫度范圍CD4011BM -55 - +125 CD4011BC -40 - +85 表3 CD4

8、011參數(shù)表圖4、2N2222型三極管參數(shù) 管腳符號(hào) 2N22222N2222A單位 集電極-發(fā)射極電壓 VCEO 3040V 集電極-基極電壓VCBO 6075V發(fā)射極-基極電壓VEBO 56V集電極電流-連續(xù)Ic600 mA器件耗散 TA = 25PD625 mW操作和存儲(chǔ)結(jié)溫范圍TJ,Tstg 55 to +150 表4、2N2222型三極管圖5 1N4148二極管 項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)二極管類(lèi)型小信號(hào)針腳數(shù)2電流, If 平均150mA總功率Ptot:500mW表面安裝器件軸向引線(xiàn)正向電壓 Vf 最大1V 時(shí)間, trr 最大4ns電流, If Vf10mA 電流, Ifsm2000A最大

9、正向電流, If200mA結(jié)溫, Tj 最高200C電流, Ifsm2000A 表5 1N4148二極管參數(shù)表MF12負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻外型結(jié)構(gòu)和尺寸：主要技術(shù)參數(shù)： 時(shí)間常數(shù)30S 測(cè)量功率0.1mW 使用溫度范圍-55+125耗散系數(shù)6mW/額定功率0.5WJZC-12F-DC5V電磁繼電器：3296W微調(diào)電位器;1、 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 2、 滑動(dòng)片3、 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、模擬電路試驗(yàn)箱 2、萬(wàn)用表五、 方案設(shè)計(jì)與論證圖6 空調(diào)溫度控制器電路圖該電路利用由運(yùn)算放大器構(gòu)成的雙限比較器，控制室內(nèi)的最高溫度以及空調(diào)開(kāi)啟的溫度。當(dāng)空調(diào)接通電源時(shí)，由R2和R3及RP1微調(diào)電位器對(duì)直流電源分壓后給U1

10、A的同相輸入端一個(gè)固定基準(zhǔn)電壓。由溫度調(diào)節(jié)電路RP2、R5及R4對(duì)電源分壓的微調(diào)電位器RP2調(diào)整后輸出一個(gè)設(shè)定溫度電壓給U1B的反相輸入端，這樣就由U1A組成開(kāi)機(jī)檢測(cè)電路，由U1B組成關(guān)機(jī)檢測(cè)電路。當(dāng)室內(nèi)的溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，由于負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻Rt和R3的分壓大于U1A的同相輸入端和U1B的反相輸入端電壓，U1A輸出低電平，U1B輸出高電平。由IC2組成的RS觸發(fā)器其輸出端輸出高電平，使三極管導(dǎo)通，VD2(R)點(diǎn)亮，繼電器吸合，其常開(kāi)觸電閉合，接通壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)電路，壓縮機(jī)開(kāi)始制冷。當(dāng)壓縮機(jī)工作一定時(shí)間后，室內(nèi)溫度下降，達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，溫度傳感器阻值增大，使U1A的反相輸入端和U1B的同相輸

11、入端電位下降，U1A的輸出端為高電平，而U1B的輸出端為低電平，RS觸發(fā)器的工作狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，其輸出為低電平，從而使三極管截止，VD3(G)點(diǎn)亮，繼電器停止工作，常開(kāi)觸點(diǎn)被釋放，壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。六、 單元電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)調(diào)試分析根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)電路進(jìn)行了Multisim軟件仿真，整體仿真電路的連接見(jiàn)模塊七。實(shí)驗(yàn)一：對(duì)運(yùn)算放大器LM324加載電源測(cè)試實(shí)驗(yàn)圖A LED燈亮（74LM324輸出端為高電平）圖B LED燈滅（74LM324輸出端為低電平）實(shí)驗(yàn)步驟：1. 按圖接線(xiàn)，將ui-與2連接，ui+與3連接，u+與+12V連接，u-與-12V連接，uo與圖1-21中Vcc連接。2. 調(diào)節(jié)電源輸入，觀(guān)察L

12、ED燈狀態(tài)。3. 燈亮為“1”，熄滅為“0”。實(shí)驗(yàn)一小結(jié)：當(dāng)ui+ ui-即ui0時(shí)uo為高電平當(dāng)ui+ ui-即uiU+,運(yùn)算放大器LM324輸出為低電平，此時(shí)，發(fā)光二極管滅。圖D帶電阻的LED燈亮當(dāng)R6阻值減小到一定值時(shí)，U-U+導(dǎo)致紅燈啟亮，所以，完全可以直接給U-加上一個(gè)可調(diào)變電壓源來(lái)代替熱敏電阻的作用。至此，熱敏電阻的問(wèn)題得到圓滿(mǎn)解決。天妒英才，由于本小組過(guò)于杰出，所遇問(wèn)題非常人所遇，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成果一波三折，實(shí)為老天之過(guò)。在線(xiàn)路正確連接，焊接精準(zhǔn)無(wú)誤，理論占據(jù)高點(diǎn)的情況下，依然在驗(yàn)收電路板時(shí)受挫不前，不能于當(dāng)天圓滿(mǎn)完成任務(wù)，實(shí)乃本組一大遺憾，深深感到一件成功作品的問(wèn)世是充滿(mǎn)坎坷與崎嶇的

13、。最終，披荊斬棘，歷經(jīng)萬(wàn)難，在宿舍的友好氛圍下，意外性的解決了問(wèn)題。原來(lái)，實(shí)乃芯片CD4011發(fā)生故障所致，由于本小組態(tài)度勤勉，反復(fù)試驗(yàn)，為求真理，是芯片操勞過(guò)去，中途憾死，間接導(dǎo)致本設(shè)計(jì)夭折，天可憐見(jiàn)。嗚嗚此后，通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，再次論證了導(dǎo)師的名言：細(xì)節(jié)決定成敗，小心使得萬(wàn)年船。九、總結(jié)和心得歷經(jīng)為期四周的不殆學(xué)習(xí)，本小組深刻體會(huì)到了豐富知識(shí)的同時(shí)還要注重細(xì)節(jié)的求證。在這次模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)中，同時(shí)也讓本組員學(xué)會(huì)了很多關(guān)于模電理論方面和實(shí)踐方面的知識(shí)，使我們受益匪淺，不僅鍛煉了大家的動(dòng)手能力，鞏固了至大一以來(lái)multisim仿真軟件的應(yīng)用與使用。實(shí)踐證明，設(shè)計(jì)一個(gè)很簡(jiǎn)單的電路，所要考慮

14、的問(wèn)題，要比平時(shí)學(xué)習(xí)課程的時(shí)候考慮的多得多。因此一開(kāi)始，我們遇到了很多麻煩與問(wèn)題。慶幸在詹老師和同學(xué)們的幫助下，我們漸漸的懂得了入門(mén)方法。在此期間我們發(fā)現(xiàn)與遭遇了許多的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)反復(fù)思考和仿真驗(yàn)證，至終發(fā)現(xiàn)原來(lái)很多關(guān)于控制器的理論原理圖都與實(shí)踐有很大的區(qū)別，我們耐心的對(duì)原理圖進(jìn)行深度剖析，至終確定了合理的元件參數(shù)，并進(jìn)行了細(xì)心地修改。此刻我們作為自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，深深地了解到課程設(shè)計(jì)的重要性。這次實(shí)習(xí)使我們從剛開(kāi)始的不懂不會(huì)，到現(xiàn)在的基本掌握這個(gè)電路整體運(yùn)作。這是一次深刻而有力的進(jìn)步。 通過(guò)這次實(shí)習(xí)，讓使我們對(duì)所學(xué)過(guò)的知識(shí)有了一個(gè)嶄新的認(rèn)識(shí)，與此同時(shí)，提高了我們對(duì)考慮問(wèn)題、分析以及實(shí)際動(dòng)手操作的經(jīng)驗(yàn)與能力。讓我們的綜合能力邁上了新的臺(tái)階，進(jìn)入新的層次。實(shí)踐證明，掌握了模電的知識(shí)及一門(mén)專(zhuān)業(yè)仿真軟件的基本操作，無(wú)疑大大的提高了我們自己的設(shè)計(jì)能力及動(dòng)手能力。熟悉理論知識(shí)但忽略細(xì)節(jié)成敗在這次實(shí)習(xí)中表現(xiàn)的尤為明顯，它會(huì)讓一次輝煌而盛大的成功生生夭折。這刻骨銘心的體會(huì)將有助于我們今后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，進(jìn)一步端正自己的學(xué)習(xí)態(tài)度，從而更加穩(wěn)健的走向成功。模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，帶著我們?nèi)w自動(dòng)化學(xué)員的優(yōu)美作品，為這次的課程設(shè)計(jì)畫(huà)上了一個(gè)休止符。在此，感謝我們?nèi)w辛勤勞作的08自動(dòng)化學(xué)員，勉勵(lì)艱苦奮斗的杰出的本小組