溫度控制器電路設(shè)計(jì)

同相輸入A2反相輸入，（3-1）當(dāng)Ui-=0時(shí)，A2同相輸入A1反相輸入u；=—U+R同相輸入A2反相輸入，（3-1）當(dāng)Ui-=0時(shí)，A2同相輸入A1反相輸入u；=—U+Ru2=U+(1+亨)g（3-2）溫度控制器的單元電路運(yùn)放的二個(gè)應(yīng)用：⑴線(xiàn)性應(yīng)用-測(cè)量放大器。⑵非線(xiàn)性應(yīng)用-滯回比較器⑴測(cè)量放大器原理當(dāng)Ui+=0時(shí)，A1u1=Ui—(嚀g總的輸出:U2=Ui+(1+幻1+(充U=—U(烏)+U(R6)(1+R

u0=(U2―U1)(蕓)；

301R32'r4+R6八若R1=R2、R

u0=(U2―U1)(蕓)；

3代入U(xiǎn)1、U2,化簡(jiǎn)得:(U-U)(1+當(dāng))((U-U)(1+當(dāng))(告)?+?—?2RRA=0——=(1+—)(■v(Ui+—Ui—)（3-3）RgR3由式（3-4）貝貝Ay=—————=(1+

(i+i—)（3-4）可知：UM時(shí)u0〉0，故匕輸入端為測(cè)量放大器同相輸入端。uiui郵一時(shí)U0〈0故U+輸入端為測(cè)量放大器反相輸入端。⑵滯回比較器原理由于運(yùn)放工作在非線(xiàn)性區(qū)，輸出只有高低電平兩個(gè)電壓+U物和-U°m，

當(dāng)uo=+Uom時(shí)，如圖所示同相輸入端電壓U+的上門(mén)限值為:UTH1=4(%-UR)+UR=*E=*,、TH1R2+RfoRRR2+RfR2+RfR2+Rf(3-5)隨u.增大達(dá)到UTH1后，uo由+Uom跳變?yōu)?Uom。圖3-5滯回比較器當(dāng)uo=-Uom時(shí)，如圖所示同相輸入端電壓U+的下門(mén)限值為:〃R2—〃RfU〃R2—〃RfUR-R2UomUTH2-r+.^uo_UR)+UR=r+Rr^2+~Rfr^2+^RfRfURRWomR2+RfR2+Rf隨u減小達(dá)到UTH2后，uo由-Uom跳變?yōu)?Uom。我們把上門(mén)限電壓UthI與下門(mén)限電壓S9之差稱(chēng)為回差電壓XUth:TH1TH2THE口口C口R2△UTH=UTH1_UTH2=2UomR2+R^（3-7）回差電壓的存在，大大提高了電路的抗干擾能力。只要干擾信號(hào)的峰值小于半個(gè)回差電壓，比較器就不會(huì)因?yàn)楦蓴_而誤動(dòng)作。⑶測(cè)量電橋如圖3-6所示（a）為溫度測(cè)量電橋，（b）為光照度測(cè)量電橋。Rp1、Rw為圖3-6測(cè)量電橋光照度測(cè)量電橋由光照度測(cè)量電橋和直流測(cè)量電橋組成；直流測(cè)量電橋由Rn、R12、R13、R14組成電橋的四個(gè)橋臂，用于電路測(cè)試和調(diào)整；光測(cè)量電橋由△r+Rd、R12、R13、r14組成電橋的四個(gè)橋臂，用于實(shí)際運(yùn)行。光測(cè)量電橋和直流測(cè)量電橋通過(guò)開(kāi)關(guān)K切換，轉(zhuǎn)換電路測(cè)試和調(diào)整或光控運(yùn)行兩種狀態(tài)。Rw為調(diào)零電位器，調(diào)整Rw可使電橋輸出電壓U.為零。光敏電阻Rd隨光強(qiáng)增加而阻值下降，其暗電阻為2M。；在通常光照下，其亮電阻為100k。左右。電橋輸出不平衡電壓q，q作測(cè)量放大器輸入信號(hào)。_R12xR14-（Ar+Rd）xR13_U.=Vcci（Ar+Rd+R12）（R13+R14）（3-8）光敏電阻的光電流1p與端電壓隊(duì)入射光照度L的關(guān)系：Ip=SgUaL當(dāng)入射光照度低于1000lx時(shí)（在25W白燈下，距離50cm處，其入射光照度約100lx），Ip與L具有良好的線(xiàn)性關(guān)系1p=SUL（3-9）

溫度測(cè)量電橋溫度測(cè)量電橋的A點(diǎn)所在的橋臂的電阻是固定的，故ua是固定的。B點(diǎn)所在的橋臂的電阻Rt隨溫度變化，故UB是變動(dòng)的。電阻R為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，Rt=1.5K指NTC熱敏電阻的標(biāo)稱(chēng)電阻值R25。為了方便取r2與r成比例，這里取R=R=1.5K，同時(shí)，Ua=-R^e=-E，得R=750Q。2tAR1+R21311在前面已知條件下，推導(dǎo)R’=R3+Rp1:約束條件：①-AU(U.=Ua-Ub(+AU，②ua=’E1。由測(cè)量電橋平衡U=UA-UB=0時(shí)，得R=R3+Rp1=R1=750Q。R1一，一一又由U=U-U=-E-—t—E，得R=R+R=75G1±AR。故取'AB31R+R'133pt3Rp1=1K。溫度控制器電路原理⑴溫度控制器電路溫度控制器電路如圖3-7所示。Tij100kQ9L1LI4-12VTij100kQ9L1LI4-12V-4圖3-8滯回曲線(xiàn)圖3-7溫度控制器電路圖3-8滯回曲線(xiàn)⑵電路原理分析由測(cè)量電橋、測(cè)量放大器、滯回比較器及驅(qū)動(dòng)電路等組成。測(cè)量電橋的A點(diǎn)所在的橋臂的電阻是固定的，故uaA是固定的。B點(diǎn)所在的橋臂的電阻Rt隨溫度變化，故UB是變動(dòng)的。由于溫度的不同，因而在測(cè)量電橋的A、B點(diǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的電壓差，這個(gè)差值經(jīng)過(guò)測(cè)量放大器放大后進(jìn)入到滯回比較器的反相輸入端，與比較電壓UR比較后，由滯回比較器輸出信號(hào)進(jìn)行加熱或停止加熱。繼電器J可進(jìn)一步推動(dòng)交流接觸器。滯回電壓比較器的比較電壓UR代表設(shè)定的溫度，如圖3-7示，U=—R13—是固定的。B點(diǎn)所在的橋臂的電阻Rt隨溫度變化，故UB是變動(dòng)的。由于溫度的不同，因而在測(cè)量電橋的A、B點(diǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的電壓差，這個(gè)差值經(jīng)過(guò)測(cè)量放大器放大后進(jìn)入到滯回比較器的反相輸入端，與比較電壓UR比較后，由滯回比較器輸出信號(hào)進(jìn)行加熱或停止加熱。繼電器J可進(jìn)一步推動(dòng)交流接觸器。滯回電壓比較器的比較電壓UR代表設(shè)定的溫度，如圖3-7示，U=—R13—xU+THR12+R13rr12+r13—xU。。由滯回電壓比較器特性可知，當(dāng)Ue變化越過(guò)U酒時(shí)，滯回電壓比較器輸出會(huì)翻轉(zhuǎn)。改變比較電壓U能改變控溫的范圍，控溫的精度由滯回比較器的滯環(huán)寬度確定。比較電壓UR與溫度Rt的關(guān)系:UTHR12+R13孔—xU+—R12-RR12+R13xUomUeR2+R13R—13xU+Rt-12—xU=AURR+RomAB=A(Ua-UB)=A(R+R12RR、—E1-——t—E1)t3令E'=A—R—E1R1+R21R+R

m=t13；R13整理得:U=mE'-mA—R—eR1Rf+R:1里U=mE'-—om1R13R13,112U亦-mAE11+RR'R3t由式（3-10）可知比較電壓Ur與溫度Rt存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。溫度tt，Rti使UBi，而UA-UBt。經(jīng)測(cè)量放大器的放大溫度由t上升到達(dá)t（與U對(duì)應(yīng)），即溫度t到達(dá)設(shè)定值t，滯回比較器輸出信02R2號(hào)溫度tt，Rti溫度ti，Rtt，使UBt，而UA-UBi。經(jīng)測(cè)量放大器的放大，UEi，當(dāng)溫度下降達(dá)t（與u對(duì)應(yīng)），即溫度t下降低于設(shè)定值t，滯回比較器輸出信號(hào)UK2R2F使驅(qū)動(dòng)電路復(fù)合管導(dǎo)通，繼電器J得電，進(jìn)行加溫。溫度控制器的組裝與調(diào)試⑴組裝與調(diào)試目的學(xué)會(huì)使用測(cè)量放大器；學(xué)會(huì)用基本電路組成實(shí)用電路的方法；學(xué)會(huì)系統(tǒng)的測(cè)量與調(diào)試。⑵組裝、調(diào)試設(shè)備與器材LM324一片，穩(wěn)壓管2DW7一只，三極管9013、8050各1只，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻1只，電阻、電容、電位器若干，±12V、+1V直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)，萬(wàn)用表1塊，數(shù)字式溫度計(jì)1只，雙蹤示波器1臺(tái)。⑶組裝與調(diào)試步驟按圖3-7連接線(xiàn)路，2W的電阻R16靠近Rt，檢查無(wú)誤后，接通電源。調(diào)試重點(diǎn)觀(guān)察ue、UF取何值，能使電路正常工作。標(biāo)定溫度范圍。設(shè)控制溫度范圍為t1?t2，標(biāo)定時(shí)將熱敏電阻置于恒溫槽中，使恒溫槽溫度為t1，過(guò)幾分鐘后調(diào)整Rp1,使U=U，標(biāo)定此時(shí)Rp1的位CD置為t1。同理可標(biāo)定溫度為t2的位置。根據(jù)控溫精度要求，可在t1?t2之間作若干點(diǎn)，在Rp1上標(biāo)注相應(yīng)的溫度刻度即可。電壓放大倍數(shù)測(cè)量。令B點(diǎn)接地，uB=0，由式（3-2）可知uc=-互UA，g得UC=_&，由式（3-4）得Ay=1+好=1_2UC。另用電位器分壓得到-30mV電AggA壓，接入