空调温度控制器-模拟电子技术课程设计_精品文档Word格式.doc
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八、调试中出现的问题·
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九、总结与心得·
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十、设计成果展示·
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十一、参考文献·
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一、引言
温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域,如家电、汽车、材料、电力电子等,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同,传统的继电器调温电路简单实用，但由于继电器动作频繁,可能会因触点不良而影响正常工作。
文献[2]提出改进的、电路,采用主回路无触点控制,克服继电器接触不良的缺点,且维修方便,缺点是温度控制范围小,精度不高。
本设计要求温度可以设定，并要求温度被控制在设定的值附近，所以该系统应该是一个
闭环控制系统。
实现对温度控制的方法很多，有采用模拟电路实现的，也有采用计算机构成的智能控制。
模拟控制温度的方法主要有开关式控制法、比例式控制法和连续式控制法。
开关式控制是将检测的温度信号和设定的温度值通过比较器比较后，驱动一开关器件（一般是继电器）控制加热器的通断。
如当测量的温度低于设定的温度值时，驱动电路使继电器接通加热器的电源，使温度上升；
当温度高于设定的温度时，驱动电路使继电器断开加热器的电源，停止对加热器的加热，温度将下降。
这样继电器反复动作，温度将被控制在设定值附近。
开关式温度控制方法的优点是电路简单，缺点是控制精度较低，并且在设定温度附近，频繁启动继电器，影响继电器的使用寿命。
比例式控制是选择一个固定的时间T作为控制周期，选择控制周期的长短一般根据加热的热容量选取，热容量大的可选择控制周期长一些，一般选择T=10~15秒。
当温度低于设定的温度较多时，在一个控制周期T内接通加热器电源的时间就比较长（假设为t），随着温度的升高，加热时间t逐渐减少；
当温度高于设定的温度时，加热时间t等于零，温度逐渐下降，最后使温度接近稳定。
该方法控制温度精度将大大提高。
连续控制是根据测量温度的大小自动连续调节加热器电流的大小，当温度大于设定的温度时，可自动的控制减小加热器的电流，反之则增大电流，可使温度自动的保持在设定的温度上，该方法控制稳定的精度最高，电路也比较复杂，同时要求一个可控的功率器件实现对加热器电流大小的控制。
本设计要求温度的控制精度不高，可采用控制线路较简单的开关式控制方法。
二、设计目的
1通过实验调试，了解并掌握运算放大器的工作原理和使用方法及其注意事项。
2学会查阅元器件资料,读电路图辨别元器件,检查并测试元器件。
3学会绘制电路图并组装电路,调试电路的能力。
4熟练掌握各种基本仪器的使用。
5学会并熟练掌握电路仿真软件的使用（Multisim等）。
三、设计任务与要求
本次课程设计，是满足小型家用空调温度控制器，可通过手控预置温度。
控制器可按人们的要求，将室内温度保持在一定范围内。
先由环境温度作用于热敏电阻，从而改变运算放大器的电位，以达到控制具有开关作用的三极管的电位状态，继而控制继电器的工作，最后控制发动机运转。
整个过程都是自动的。
在设计思路上同学们可以发挥自己的创造性，有所发挥，并使设计方案可行，效果良好。
使用模拟电子元件显示空调的运行和静止状态.，显示空调的运行和静止状态.，开发同学们的发散思维。
同时可以充分发挥同学们的动手操作能力。
培养同学们对课程设计的兴趣。
加深对各种援建的认识。
四、设备及元器件
代码
名称
规格型号
数量
IC1
集成电路
LM324
IC2
CD4011
VT
三极管
2N2222
VD1
二极管
1N4148
VD2、VD3
发光二极管
2EF441（R、G）
Rt
负温度系数热敏电阻
MF12-1-10kΩ
R1
电阻
RTX-0.125-3kΩ-Ⅱ
R2、R4
RTX-0.125-15kΩ-Ⅱ
R3、R5
RTX-0.125-10kΩ-Ⅱ
R6、R8
RTX-0.125-1kΩ-Ⅱ
R7
RTX-0.125-4.7kΩ-Ⅱ
RP1、RP2
微调电位器
329647kΩ
KR
电磁式继电器
JZC-12F/012-12
图1、LM324引脚图与元件图
引脚
功能（v）
电压
功能
电压（v）
输出1
3.0
输出3
反向输入1
2.7
反向输入3
2.4
正向输入1
2.8
10
正向输入
4
电源
5.1
地
5
6
反向输入2
1.0
反向输入4
2.2
7
输出2
输出4
表1LM324引脚功能
图2、CD4011引脚图
数据输入端
数据输出端
VDD正电源
表2、CD4011引脚功能图表
图3CD4011引脚图
项目
原件参数
VDD电压范围
－0.5Vto18V
功耗
双列普通封装700mW
工作温度范围
CD4011BM-55℃-+125℃
CD4011BC-40℃-+85℃
表3CD4011参数表
图4、2N2222型三极管
参数管脚838电子
符号
2N2222
2N2222A
单位
集电极-发射极电压
VCEO
30
40
V
集电极-基极电压
VCBO
60
75
V
发射极-基极电压
VEBO
集电极电流-连续
Ic
600
mA
器件耗散
@TA=25℃
PD
625
mW
操作和存储结温范围
TJ,Tstg
–55to+150
℃
表4、2N2222型三极管
图51N4148二极管
参数
二极管类型
小信号
针脚数
电流,If平均
150mA
总功率
Ptot:
500mW
表面安装器件
轴向引线
正向电压Vf最大
1V
时间,trr最大
4ns
电流,If@Vf
10mA
电流,Ifsm
2000A
最大正向电流,If
200mA
结温,Tj最高
200°
C
表51N4148二极管参数表
MF12负温度系数热敏电阻外型结构和尺寸：
主要技术参数：
时间常数≤30S
测量功率≤0.1mW
使用温度范围-55～+125℃
耗散系数≥6mW/℃
额定功率0.5W
JZC-12F-DC5V电磁继电器：
3296W微调电位器;
1、逆时针旋转
2、滑动片
3、顺时针旋转
实验设备：
1、模拟电路试验箱2、万用表
五、方案设计与论证
图6空调温度控制器电路图
该电路利用由运算放大器构成的双限比较器，控制室内的最高温度以及空调开启的温度。
当空调接通电源时，由R2和R3及RP1微调电位器对直流电源分压后给U1A的同相输入端一个固定基准电压。
由温度调节电路RP2、R5及R4对电源分压的微调电位器RP2调整后输出一个设定温度电压给U1B的反相输入端，这样就由U1A组成开机检测电路，由U1B组成关机检测电路。
当室内的温度高于设定温度时，由于负温度系数热敏电阻Rt和R3的分压大于U1A的同相输入端和U1B的反相输入端电压，U1A输出低电平，U1B输出高电平。
由IC2组成的RS触发器其输出端输出高电平，使三极管导通，VD2（R）点亮，继电器吸合，其常开触电闭合，接通压缩机电动机电路，压缩机开始制冷。
当压缩机工作一定时间后，室内温度下降，达到设定温度时，温度传感器阻值增大，使U1A的反相输入端和U1B的同相输入端电位下降，U1A的输出端为高电平，而U1B的输出端为低电平，RS触发器的工作状态翻转，其输出为低电平，从而使三极管截止，VD3（G）点亮，继电器停止工作，常开触点被释放，压缩机停止运转。
六、单元电路设计与实验调试分析
根据设计要求，对电路进行了Multisim软件仿真，整体仿真电路的连接见模块七。
实验一：
对运算放大器LM324加载电源测试实验
图ALED灯亮（74LM324输出端为高电平）
图BLED灯灭（74LM324输出端为低电平）
实验步骤：
1.按图接线，将ui-与2连接，ui+与3连接，u+与+12V连接，u-与-12V连接，uo与图1-21中Vcc连接。
2.调节电源输入，观察LED灯状态。
3.灯亮为“1”，熄灭为“0”。
实验一小结：
①当ui+>
ui-即ui>
0时
uo为高电平
②当ui+<
ui-即ui<
uo为低电平
实验二：
对运算放大器LM324加载电阻测试实验
图C带电阻的LED灯灭
当R6阻值增大到一定值时，U->
U+,运算放大器LM324输出为低电平，此时，发光二极管灭。
图D带电阻的LED灯亮
当R6阻值减小到一定值时，U-<
U+,运算放大器LM324输出为高电平，此时，发光二极管亮。
1.先定下来u-的电位，用示波器观察。
2.调节Rt阻值，使输出处于临界状态，用示波器观察u+的电位。
小结：
①RT变阻器部件位于电子箱的“整流滤波”模块，另一变阻器于“互补功放”模块，LED灯位于“观点耦合”模块。
②调试时要注意正确接线，注意防止led灯发生耦合。
七、整体电路制作调试说明
完成单元电路设计与调试试验后，步入整体电路设计与分析调试阶段，总结单元电路设计经验，在小组队员的
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