傳感器設(shè)計(jì)—溫度控制器—魚(yú)缸水溫自動(dòng)加熱系統(tǒng)PPT課件

1、一、基本原理二、元器件的選擇三、制作、調(diào)試和應(yīng)用魚(yú)缸水溫加熱控制器引言 對(duì)于具有觀賞價(jià)值的熱帶魚(yú)，為使它們安全過(guò)冬，需要對(duì)魚(yú)缸溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加溫，使得水溫保持在26度左右。這里介紹的魚(yú)缸自動(dòng)加熱控制器，不但工作可靠，穩(wěn)定性好，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合愛(ài)好者自己動(dòng)手制作?；驹碓砀爬?使用熱敏電阻直接感受魚(yú)缸溫度，將溫度變化轉(zhuǎn)化為電壓值，然后通過(guò)555定時(shí)器的電壓參數(shù)變化監(jiān)測(cè)溫度，控制加熱器的工作。流程圖魚(yú)缸水溫加熱控制器 熱電阻測(cè)溫原理熱電阻測(cè)溫原理 在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測(cè)量500以上的較高溫度。對(duì)于500以下的中、低溫度，熱電偶的輸出的熱電勢(shì)很小，這對(duì)二次儀表的放大器、抗干

2、擾措施等的要求就很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量；而且，在較低溫區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對(duì)誤差也非常突出。所以測(cè)量中、低溫度一般使用熱電阻溫度測(cè)量?jī)x表較為合適。 金屬熱電阻一般適用于-200500范圍內(nèi)的溫度測(cè)量，其特點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，其溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重。魚(yú)缸水溫加熱控制器 熱電阻的金屬材料一般要求熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大（在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸）、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關(guān)系（最好呈線性關(guān)系）。 目前應(yīng)用最

3、廣泛的熱電阻材料是鉑和銅。鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越??；銅電阻在測(cè)溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系，溫度線數(shù)大，適用于無(wú)腐蝕介質(zhì)，超過(guò)150易被氧化。中國(guó)最常用的有R0=10、R0=100和R0=1000等幾種，其分度號(hào)分別為Pt10、Pt100、Pt1000；銅電阻有R0=50和R0=100兩種，其分度號(hào)為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應(yīng)用最為廣泛。 魚(yú)缸水溫加熱控制器 熱電阻的引線熱電阻的引線的的三種方式三種方式 二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來(lái)引出電阻信號(hào)這種引線方法很簡(jiǎn)單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r

4、，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度的因素有關(guān)，因此只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合 三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線，通常與電橋配套使用，可較好的消除引線電阻的影響，在工業(yè)過(guò)程控制中最常用。 四線制：在熱電阻的根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U，再通過(guò)另兩根引線把U引至二次儀表。該引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測(cè)。魚(yú)缸水溫自動(dòng)加熱控制系統(tǒng)流程圖基本電路圖電路原理分析元器件選取制作應(yīng)用魚(yú)缸水溫加熱控制器 控制流程圖設(shè)定預(yù)置溫度設(shè)定預(yù)置溫度 加加 熱熱 溫度溫度 檢測(cè)檢測(cè) 停止加熱停止加熱溫度溫度已達(dá)已達(dá)設(shè)定設(shè)定

5、值值溫度未溫度未達(dá)設(shè)定達(dá)設(shè)定值值 基本原理圖溫控電路 555定時(shí)器溫控電路 電路結(jié)構(gòu)：電路采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt作為傳感器，由電位器 Rp、熱敏電阻Rt和電阻R1和555定時(shí)器（IC1芯片）構(gòu)成單位態(tài)電路進(jìn)行溫度控制。 工作過(guò)程：電路平時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)，IC1輸出端（3腳）為低電平，LED不發(fā)光，繼電器K不工作，常開(kāi)接點(diǎn)K1-1為釋放狀態(tài)，加熱器不工作。 設(shè)控制溫度為26，在此溫度下調(diào)節(jié)電位器Rp，使Rp+Rt=2R1，IC1輸入端（2腳）UR1=1/3Vcc。溫控電路 當(dāng)水溫超過(guò)26時(shí)，Rt阻值增大，R1分壓減小，UR11/3Vcc,則暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后電路立即復(fù)位，IC1輸出端（3腳）為低電

6、平，指示燈LED熄滅，繼電器K1-1釋放，停止加熱。 發(fā)光二極管LED、二極管D1、繼電器K連接IC1輸出端（3腳）。當(dāng)IC1輸出端（3腳）為高電平時(shí)，電壓繼電器K吸合，指示燈亮，反之，燈滅?；驹恚杭訜崞鞴δ艿膶?shí)現(xiàn) 加熱電路 加熱電路由加熱器、繼電器K1-1及220v交流電源組成，交流欠電壓繼電器K1-1有一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)，當(dāng)線圈電壓達(dá)到或大于某額定值時(shí)，銜鐵吸合，反之，銜鐵釋放。因此，當(dāng)IC1輸出端（3腳）為高電平時(shí)，K1-1吸合，加熱器工作，反之，K1-1釋放，加熱器停止工作。 橋式整流濾波電路 變壓器T、二極管D2D5組成12v式橋式整流濾波電路，利用二極管的單向?qū)щ娮饔?，它可將交流電?/p>

7、換為直流電。其中變壓器T把220v交流輸入電壓轉(zhuǎn)化為整流電路中12v交流電壓。基本電路元件 555定時(shí)器定時(shí)器基本電路元件 繼電器繼電器 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。 對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未

8、通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱(chēng)為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)為“常閉觸點(diǎn)”。元器件選擇 熱敏電阻采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻做成傳感器。 IC1采用NE555型時(shí)基集成電路，均為雙列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)，個(gè)引腳。 繼電器K用JZC-23F、220V/5 AC、DC 9V超小型中功率繼電器，有一組轉(zhuǎn)換接點(diǎn)，5個(gè)引腳，可直接插焊在印刷電路板上，引腳排列如圖。其尺寸為22mm16.2mm16.5mm。元器件選擇 繼電器K1-1為有一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)的交流欠電壓繼電器。元器件選擇 D1用1N4148型硅開(kāi)光二極管。D2D5用1N4001型硅整流二極管。LED用5mm紅色發(fā)光二極管。 Rp采用有機(jī)實(shí)心微調(diào)電位器，如WSW、W2S型。R1R2用1/8W碳膜或金屬膜電阻。C1、C3用CD1116V型普通電解電容器，C2用瓷介電容器。元器件選擇