电热毯温控器课程设计报告书1文档格式.docx
《电热毯温控器课程设计报告书1文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电热毯温控器课程设计报告书1文档格式.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
年月日
成绩评定
项目
权重
成绩
单志亮
曾高峰
刘清
1、设计过程中出勤、学习态度等方面
0.2
2、课程设计质量与答辩
0.5
3、设计报告书写及图纸规范程度
0.3
总成绩
教研室审核意见：
教研室主任签字：
教学系审核意见：
主任签字：
年月日
摘要
电热毯又名电褥是一种床上用的取暖器具，主要用于人们睡眠时提高被窝里的温度来达到取暖的目的,还可用于被褥的去潮除湿。
其具体结构为：
将特制的，绝缘性能达到标准的揉性电发热线布置在揉性毯体内，使用时将毯体铺在床上，人躺在其上、通电、发热线发热、毯体发热、被窝里升温以达到取暖的效果。
市售电热毯一般有高、低两个温度档。
使用时，拨在高温档，入睡后总被热醒；
拨在低温档，有时醒来会觉得热度不够。
为此，我们制作了这种电热毯温控器，它可以把电热毯的温度控制在一个适宜的范围内。
关键词：
温控开关;
温控电路;
NE555
电热毯温控器
1.设计要求
利用NE555设计一个电热让温控器，一般电热毯有高温、低温两档，要求温控器可以使电热毯的温度控制在一个适合的范围任意调整。
2.总体电路设计
2.1方案一
2.1.1电路原理图
电路原理图如图1
图1方案一原理图
2.1.2电路原理
工作原理：
电路如图1所示。
图中IC为NE555时基电路；
RP3为温度调节电位器，其滑动臂电位决定ICNE555的触发电位V2和阈电位Vf，且V5=Vf=2Vz。
220V交流电压经C1、R1限流降压，D1、D2整流，C2滤波，DW稳压后，获得9V左右的电压供IC用。
室温下接通电源，因已调V2<
Vz、V6<
Vf，IC③脚为高电位，BCR被触发导通，电热丝通电发热，温度逐渐升高。
热敏传感器BG1随温度的升高，其穿透电流Iceo增大，V2、V6升高。
当V2>
VZ，V6≥Vf时，IC翻转，③脚变为低电位，BCR截止邮电局热丝停止发热，温度开始逐渐下降，BG1的Iceo随之逐渐减小，V2、V6降低。
当V6<
Vf，V2≤Vz时，IC③脚回到高电位，BCR又被触发导通，电热丝又开始发热。
实践证明，调节RP2使V2=1/2V6时，温差为零；
而V2=V6时最大。
元件选择：
BG1可选用3AX、3AG等PNP型锗管；
BCR用400V以上小型塑封双向可控硅，其它元件可按图标选用。
制作要点：
热敏传感器BG1可用耐温的细软线引出，并将其连同管脚接头装入一电容器铝壳内，注入导热硅脂，制成温度探头。
使用时，把该探头放在适当部位即可
2.2方案二
2.2.1电路原理图
图2方案二原理图
2.2.2电路原理
电路如下图所示。
2.3方案比较
方案一和方案二的原理基本相同，但考虑到用户使用的方便，觉得方案二比较适合。
方案一与方案二对比：
相同点：
两个方案都能通过调节电位器来控制电热毯的温度；
电热毯要受可控硅的控制，可控硅受555定时器的控制，555定时器要受电位器电压的控制，从而可以实现电热毯温度的控制；
不同点：
：
方案一电路主要由单一电位器控制温度，在调节温度的时候有一些不方便。
方案二则是主要通过单刀双掷开关和两个电位器一个固定电阻来实现温度的控制，有两个档可以快速确定温度的范围，从而使用户使用起来要方便一些。
由于考虑到以下几个方面的情况：
1、方案一中电路温度控制难以把握
2、方案二在方案一的基础上，成本并未增加很多，而温度调节却要方便一些
经过以上对两种方案的比较，显然运用第二种方案更加具有可行性，且实际的功能效果会更好，因此我们选择第二种方案来进行设计。
本电路系统将由一个由两个1N4007组成的整流电路，再配以由555定时器，限流降压电容，滤波电容，稳压二极管，电位器，热敏元件等组成。
3.硬件电路设计
3.1总体方案
总体方案框图如图3
图3电热毯温控器主要组成
根据本设计要求及性能指标，兼顾可行性、可靠性和经济性等各种因素，确定电热毯温控器主要组成部分的方块图如图3所示。
它由温度检测电压比较单元、ICNE555时基电路、晶闸管主加热电路单元三部分组成。
3.2NE555主控电路设计
3.2.1NE555
图5NE555内部功能框图图6NE555封装
NE555为8脚时基集成电路，各脚主要功能：
1地GND2触发3输出4复位5控制电压6门限（阈值）7放电8电源电压Vcc
应用十分广泛，可装如下几种电路：
1.单稳类电路
作用：
定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。
2.双稳类电路
比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。
3.无稳类电路
方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。
3.2.2双向晶闸管
双向可控硅（BCR）又称双向晶闸管（TRIAC）是NPNPN五层器件，与单向可控硅（SCR）PNPN性能与用法不同。
双向可控硅具有双向触发导通特性，因此可直接控制交流负载；
而SCR属于直流器件，只具有单向触发导通特性，若要控制交流负载时应采用全波桥式整流。
双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性如图7所示。
它有两个主电极T1和T2，一个门极G。
门极是器件在主电极的正反两方向均可触发导通，所以双向晶闸管在第Ⅰ和第Ⅲ象限有对称的伏安特性。
双向晶闸管与一对反并联晶闸管相比是经济的，而且控制电路比较简单，所以在交流调压电路、固态继电器（SSR）和交流电动机调速等领域应用较多。
图7双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性
a）电气图形符号b）伏安特性
3.2.3主控电路
图8电热毯温控器主控部分原理图
图8中IC为NE555时基电路；
3.3电源电路设计
图9电热毯温控器电源部分原理图
电路如下图9所示，整流稳压220V交流电压经C1、R1限流降压，D1、D2整流，C2滤波，DW稳压后，获得9V左右的电压供IC用。
3.4温度控制电路设计
图10电热毯温控器温度控制部分原理图
电路如下图10所示。
RP3、RP4为温度调节电位器，其滑动臂电位决定ICNE555的触发电位V2和阈电位Vf，且V5=Vf=2Vz。
当单刀双掷开关置3，V5较高，通过调节电位器Rp3,可以使电热毯维持在一个较高的温度，适合于很冷天使用。
当单刀双掷开关置1，V5较低，通过调节电位器Rp4,可以使电热毯维持在一个较低的温度，适合于较冷天使用。
4.组装与调试
4.1元件选择
（一） 双向可控硅的选择：
用400V以上小型塑封双向可控硅
（二） 电容的选择：
C1=0.68μF/400v;
C2=470uF/50v;
C2为铝电解电容
（三） 电阻的选择：
R1=680K;
R2=1K;
R3=1K;
R4=10K;
R5=5K;
RP1=5K;
RP2=10K;
RP3=5K;
RP4=5K
（四）热敏传感器的选择：
使用时，把该探头放在适当部位即可。
（五）二极管的选择：
发光二极管（LED）、稳压二极管
4.2PCB原理图的制作
PCB原理图制作成功后，领到所需的元件清单。
按照实物图修改PCB图中的封装的大小，焊盘的大小，焊盘内孔大小。
若有不合适的封装，自己做一个。
本设计中电容C1封装没有，用一个九个引脚的芯片封装代替，只用它最两端的两个焊盘。
电源的封装大小不合适，用一个留个引脚的芯片封装代替，也只用它最两端的两个焊盘。
PCB图中导线220V部分采用2.6mm，9V部分采用0.8mm。
焊盘采用1.5mm，内孔都采用09mm，钻孔时可根据实际情况改变其内孔大小。
该电路的设计使用单面板制作。
而制作电路产品要使用印版，腐蚀，钻孔，焊接等技术。
印版要用高温将电路图压印在电路板上，然后在采取腐蚀的过程将电路板上多余的铜腐蚀掉。
然后根据PCB板的焊盘大小钻孔，将元件插进去，焊接。
由于三极管封装太小，导致三个焊盘距离太近，要特别注意其焊接。
4.3制板要点
制作时先将电位器及芯片等控制部分元件焊接完成，二极管等电源部分的元件，等下再焊接。
先在电源接线处接稳压直流电源，然后通过电位器的调节来调节电路对温度的调节作用，记录调节得出的数据，然后根据这个数据标注电位器的温度调节范围。
调试全部完成之后，焊上电源部分的元器件，最后确定结果的正确性，如果有问题再进行更改。
需注意：
焊接时先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板，焊接有极性的电解电容、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时需注意极性的正确。
否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。
调试前，先将焊好的电路板对照电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、短路等现象发生。
通电后，由于电路板本身由于未隔离交流电，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。
如用万用表检测时，将万需表两表笔接触电路板相应处即可。
焊接工作具体步骤：
着即要进行元件焊接工作，焊接前应准备好焊接工具和材料，清洁被焊件及工作台，进行元器件的插装及导线端得处理，左手拿焊丝，右手握电烙铁，同时进入备焊状态。
电烙铁头放置焊件处加热，焊锡丝在电烙铁对侧，立即送入焊锡丝。
待焊锡在焊点上全部湿润后锡丝移开应略早于电烙铁。
待焊点全部焊接完后，按照电路图用导线将各个焊点连接起来，电路初步就做成了。
此时，电路图初步完成。
4.4故障分析
在调试的过程之中，会遇到电热毯的温度控制不在自己想要的范围之内的问题，这个时候，我们改变rp3和rp4和r5的大小，通过一些比较，最后，来调试出一个最佳的范围。
还有就是感温元件也是一个容易出现问题的部分，这个部分可以通过调节感温元件在电热毯内的位置，根据电热毯的表面人可以感觉到的温度来确定最后的温度调节数据。
最后，要注意电子元器件的工作温度情况，如果某个元件的温度不正常，就有必要通过改进电路来解决元件的过热温度，防止出现元器件的击穿现象以及安全问题。
5.所需元件清单
所需元件如表1
表1所需元件清单
元器件名称
数量
备注
电阻
2
1k
5K、680K各一只
电位器
4
3个5K，1个10K
电解电容
1
470uF
无极性电容
0.68uF/400V
NE555芯片
整流二极管
1N4007
发光二极管
红光
稳压二极管
9V
三极管BG1
3AX/pnp
双向可控硅
400V
开关
单刀双掷
电热丝
插头
6.设计报告心得与体会
通过此次课程设计以自行组队的形式，老师命题，学生自行选题，同学们可以组队操作其他的事情，如设计设计总体方案、硬件电路、仿真分析、制板、焊接、调试等工作。
实践性强，同时也可以学到很多东西，我们选的题是日常生活中最常见的电热毯温控器的设计。
作为一名专业学生掌握一个或几个软件同样是必不可少的，由于本次课程设计要求用PROTEL绘制电路图，所以我们还要好好掌握这几个软件。
虽然过去未深入应用它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率高，记得大一学WORD时觉得有难度，就是因为我们没有把自己放在使用者的角度，单单是为了学而学，这样效率当然不会高。
边学边用这样才会提高效率，让我们在短时间内如何获得我们所要的知识，这是我作本次课程设计的第二大收获。
课程设计我们用到了PROTEL这个新软件，平时未听说过，更不用说是学过了、用过了，可是经过此次课程设计我们更适应应急学习应用软件了，也许时间会让我们忘记我们现在所学的知识，可是我们不会忘记这种学习方法和思想。
在这次课程设计中，我们受益匪浅，在收获知识的同时还收获了阅历，我们通过上网查找大量的资料，请教老师，以及同学队友之间的交流，以及不懈的努力，不仅培养了独自思考、动手的能力同时也培养了我们的团队精神，在其他能力上也有了一定的提升。
更重要的是，使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
7.致谢
本课题在选题及研究过程中得到方智文老师、王道铸老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。
他们严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我们。
从课题的选择到项目的最终完成，方老师和王老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。
方老师和王老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向方老师和王老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
在制作温度控制开关的过程中，我们也要感谢学校，给我们提供了一个实践的平台，让我们可以在学习理论知识的同时加以运用巩固。
在此，我们还要感谢实验室老师，是她悉心的管理才让我们有一个舒适的试验环境，也感谢她每天提前为我们开门，等到我们都离开再关门。
同时也感谢那些在我们课程设计过程中对我们提供过帮助的人。
以及对我们的设计方案提出过建议和帮助的同学。
我们向你们表示我们最崇高的敬意。
8.参考文献
[1]、康光华主编.《电子技术基础》（数字部分）.[M].高等教育出版社,2006P128
[2]、曹国清主编.《数字电路与逻辑设计》.[M].中国矿业大学出版社,2000P13
[3]、历雅萍,易映萍主编.《电子技术课程设计》.[M].高等教育出版社,2001P88
[4]、谢美自主编.《电子线路设计、实验、测试》.[M].华中理工出版社,1998P18
[5]、任致程主编.《经典集成电路400例》.[M].机械工业出版社,2004P79
[6]、方大千,鲍萧伟主编.《实用电子控制电路》.[M].国防工业出版社,2006P122
[7]、文燕,谭鸿主编.《Protel99SE电子电路设计.[M].机械工业出版社,2009P154
[8]、韩振振,李亚伯主编.《数字系统设计方法》.[M].大连理工大学出版社,2005P99
9.附录
图APCB封装图
图BPCB电路打印图
图CPCB3D实物图
升级会员 