簡易純凈水加熱控制電路

1、課程設(shè)計任務(wù)書 題目 簡易純凈水加熱控制電路 專業(yè) ：電子科學(xué)與技術(shù) 學(xué)號： 姓名 ： 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容1 閱讀相關(guān)科技文獻。2 學(xué)習protel軟件應(yīng)用。3 學(xué)會整理和總結(jié)設(shè)計文檔報告。4 學(xué)習如何查找相關(guān)手冊及相關(guān)參數(shù)。技術(shù)要求3. 要求電路能夠檢測純凈水的溫度t。4. 要求電路能夠通過兩根電阻絲實現(xiàn)對加熱的控制，具體情況如下：l t50 兩根電阻絲都工作，電路處于加熱狀態(tài)；l 50t100 只有一根電阻絲工作，電路處在保溫狀態(tài)；l t100 兩根電阻絲都不工作，電路完成加熱。5. 要求電路設(shè)置一個按鍵，此按鍵能夠起到快速加熱的作用。即此按鍵按下后，當50t10

2、0，兩根電阻絲都工作。6. 要求電路能夠顯示加熱的各種狀態(tài)。主要參考資料1 何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計，浙江大學(xué)出版社，2006年6月2 姚福安，電子電路設(shè)計與實踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月3 王澄飛，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月4 李銀華，電子線路設(shè)計指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005年6月5 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，2003完 成 期 限： 2011年1月7日 指導(dǎo)教師簽章： 專業(yè)負責人簽章： 2010年12月29日目 錄課程設(shè)計任務(wù)書 1摘 要3 第一章 設(shè)計目的 3第二章 方案的提出與選取 3第三章 電路的功能設(shè)計要求 4第四章 電路的基

3、本組成及原理 5第一節(jié) 加熱電路的組成框圖 5第二節(jié) 各主要單元電路的工作原理 5 一 電源電路 5 二 水溫監(jiān)測和水溫范圍測量電路 6第五章 元器件清單及參考文獻 8第六章 設(shè)計體會 9附 錄 簡易純凈水加熱控制電路總電路圖11課程設(shè)計 簡易純凈水加熱控制電路摘 要 本方案的主要目的是制作一個簡易的純凈水加熱控制器。該電路主要由電源電路、水溫監(jiān)測和水溫范圍測量電路以及電阻絲開關(guān)和顯示電路三部分構(gòu)成。 水溫監(jiān)測電路的功能是利用溫度傳感器的特性監(jiān)測水溫的變化，同時將溫度信號轉(zhuǎn)化為電信號。水溫范圍測量電路的功能是利用比較器的原理實現(xiàn)水溫范圍的確定，同時利用遲滯比較器的遲滯特性避免跳閘現(xiàn)象。電阻絲開

4、關(guān)電路的功能是完成控制電路和加熱電路的強、弱點轉(zhuǎn)換。顯示電路的功能是利用發(fā)光二極管將電阻絲通電與否顯示出來。電源電路的功能是為上述電路提供直流電源。 電源電路由電網(wǎng)供電，通過變壓器電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路來實現(xiàn)；電阻型溫度傳感器監(jiān)測水溫；用遲滯比較器測量水溫范圍；顯示電路用繼電器和發(fā)光二極管來實現(xiàn)。方案中各單元電路的原理及示意圖都會有所說明。 第一章 設(shè)計目的 熟悉工程實踐中電子電路的設(shè)計方法和規(guī)范，達到綜合應(yīng)用電子技術(shù)的目的 學(xué)習文件檢索和查找數(shù)據(jù)手冊的能力 學(xué)習protel軟件的使用 學(xué)會整理和總結(jié)設(shè)計文檔報告第二章 方案的提出與選取 該方案電源電路采用電網(wǎng)供電，通過變壓器電路、

5、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路將電網(wǎng)中的220v交流電轉(zhuǎn)換成直流12v電壓。穩(wěn)壓電路由三端穩(wěn)壓器實現(xiàn)，用它來組成穩(wěn)壓電源只需很少的外圍元件，電路非常簡單，且安全可靠。水溫測量和水溫監(jiān)測電路主要由電阻型溫度傳感器和遲滯比較器組成。電阻型溫度傳感器是最典型也是最簡單的一種溫度傳感器。遲滯比較器不僅可以測量水溫的范圍，還可以防止跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)。電阻絲開關(guān)電路和顯示電路主要由電流放大電路和繼電器組成。繼電器可以提供電阻絲所需要的交流電，而電流放大電路是由三極管組成，是一種比較典型的和簡單的電路。用發(fā)光二極管構(gòu)成顯示電路更容易觀察。 綜上所述，此方案電路圖構(gòu)成簡單易懂，元器件的價格便宜，還能在一定程度上降

6、低成本。第三章 電路的功能設(shè)計要求 要求電路能夠檢測純凈水的溫度t 要求電路能夠通過兩根電阻絲實現(xiàn)對加熱的控制，具體情況如下： t50時，兩根電阻絲都加熱，電路處在加熱狀態(tài) 50t100時，只有一根電阻絲工作，電路處在保溫狀態(tài) t100時，兩根電阻絲都不工作，電路完成加熱 要求電路設(shè)置一個按鍵，此按鍵能夠起到快速加熱的作用，即按鍵按下后，當50t100時，兩根電阻絲都工作 要求電路能夠顯示加熱的各種狀態(tài) 根據(jù)上述要求選定設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫出詳細的設(shè)計原理及過程 用protel軟件畫出電路圖，并列出所有的元件清單第四章 電路的基本組成及原理第一節(jié) 系統(tǒng)的組成框圖簡易純凈水加熱控制電路的總

7、體框圖如圖1所示。它是由水溫監(jiān)測電路、水溫范圍測量電路、 電阻絲開關(guān)電路、 顯示電路和電源電路5部分組成。水溫監(jiān)測電路水溫范圍測量電路電阻絲開關(guān)電路顯示電路電源電路第二節(jié) 各主要單元電路的工作原理一 電源電路電源電路的原理圖如下圖下所示。電路直接從電網(wǎng)供電，通過變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路將電網(wǎng)中的220v交流電轉(zhuǎn)換成+12v的直流電壓。電路中電源變壓器將交流電網(wǎng)電壓220v變?yōu)楹线m的交流電壓13v。整流電路采用二極管橋式整流電路，整流電路將交流電壓13v變?yōu)槊}動的直流電壓13v。c1、c2、c3和c4完成濾波功能，穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓集成電路來實現(xiàn)。穩(wěn)壓電路清除電網(wǎng)波動及負載變化的影

8、響,保持輸出電壓12v的穩(wěn)定。該電路是經(jīng)典電源電路。二 水溫監(jiān)測和水溫范圍測量電路 水溫監(jiān)測電路由可變電阻r9和電阻型溫度傳感器（rmf51583）構(gòu)成。電阻型溫度傳感器是最簡單也最典型的一種溫度傳感器，它的工作原理是通過阻抗的變化來表示溫度的變化，同時將溫度信號轉(zhuǎn)化為電信號vs，即vs代表了實際水溫t。本電路采用的電阻型溫度傳感器型號為rmf51583，是一種正溫度系數(shù)的電阻型溫度傳感器，即傳感器的阻抗隨溫度的增加而增加?？勺冸娮鑢9的作用是通過調(diào)節(jié)可變電阻的阻值，就可以調(diào)節(jié)vs的范圍，也就可以調(diào)節(jié)水溫控制范圍。 水溫范圍測量電路由兩部分構(gòu)成：第一部分是由電阻r1、 r2和穩(wěn)壓管d1、 d2

9、構(gòu)成的參考電壓產(chǎn)生電路；第二部分是由遲滯比較器構(gòu)成的水溫范圍測量電路。 參考電源產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生兩個穩(wěn)定的電壓，這兩個電壓代表水溫范圍的上限值t2和下限值t1.由于參考電源產(chǎn)生電路輸出端介入比較器的輸入，為了防止出現(xiàn)輸出電流導(dǎo)致參考電源不穩(wěn)定的情況，電路采用電阻和穩(wěn)壓管相結(jié)合的方式構(gòu)成。其中穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓均為+8v，而輸出vref1=+8v，vref2=+4v。 水溫范圍測量電路的功能有兩個：第一是確定實際水溫和水溫控制范圍的大小關(guān)系；第二十防止跳閘現(xiàn)象的產(chǎn)生。首先，vref1和vref2分別輸入到兩個運算放大器的同相輸入端，而vs則同時輸入到這兩個運算放大器的反相輸入端。這樣，當vsv

10、p2時，v1和v2輸出都是高電平；當vp2 vsvp1時，v1輸出為高電平，v2輸出為低電平；當vsvp1時，v1和v2輸出都為低電平（vp表示運算放大器的同相輸入端）。由于vs 、vref1和vref2分別代表t、t2和t1，實際水溫和水溫控制范圍的大小關(guān)系就確定了。 其次，本電路通過遲滯比較器代替單門限比較器來實現(xiàn)跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)。遲滯比較器u1的特性表達式為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）可得到回差范圍

11、vt = v1t+ - v1t- =8.4v-7.3v=1.1v，即v1從高電平轉(zhuǎn)換為低電平和從低電平轉(zhuǎn)換為高電平的分界點電壓值有了1.1v的差別，從而就可以防止跳閘現(xiàn)象的出像。同理，遲滯比較器u2的特性表達式為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） 可求得遲滯比較器u2的v2t+ -v2t-之差（4.7v-3.6v）同樣具有1.1v的回差范圍。第五章 元器件清單及參考文獻符號類別數(shù)目r9可變電阻1r1,r2,r4

12、,r5,r6,r8,r10,r1110k8r3,r7,r12,r131k4r14,r15 電阻絲2d1,d2穩(wěn)壓管2d3,d4二級管in41482d5,d6led2t1,t2三極管90132j1,j2繼電器jqx-4f-12v2rmf51-583熱敏電阻1s按鍵開關(guān)1ttrans11c1470uf1c2,c40.1uf2c347uf1dbridge11u1,u2lm3242u3mc78l12cp1主要參考資料1.何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計，浙江大學(xué)出版社，2006年6月2.姚福安，電子電路設(shè)計與實踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月3.王澄飛，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐，東南大學(xué)出版社，1999年1

13、0月4.李銀華，電子線路設(shè)計指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005年6月5.康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，2003第六章 課程設(shè)計心得體會 2010學(xué)年第18周我們進行了為期一周的課程設(shè)計，時間雖短，但其中需要學(xué)的東西可真不少。 第一，想要做出一個實用的電子產(chǎn)品真的不是很容易，扎實的理論基本是必需的，不然給你一個設(shè)計要求，你即使知道要做什么，卻也不知道往哪方面去考慮，這個是做設(shè)計最頭疼的事。 第二，要知道怎么查資料，這次課程設(shè)計雖然簡單，但是卻讓我為查資料花去了好大一部分時間。我們這次的課題是設(shè)計簡易純凈水加熱控制電路，網(wǎng)上都有，我也下了有一些，看看別人的設(shè)計，自己再仔細思考一下，認真的設(shè)計出自己的電路，學(xué)習不能照搬，但要學(xué)會借鑒改進，得出更好的方案，這才能迎合科技時代的主旋律