空调温度控制器-模拟电子技术课程设计.docx

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1、模拟电子技术课程设计课题名称：空调温度控制器班级：学号：姓名：指导教师：目录、引言1二、设计目的2三、设计任务与要求2四、实验设备及元件3五、方案设计与论证8六、单元电路设计与实验调试9七、整体电路制作调试说明11八、调试中出现的问题12九、总结与心得13十、设计成果展示14H-一、参考文献15一、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，

2、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

3、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=l（）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

4、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（Mukisim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

5、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LM3241IC2集成电路CD40111VT三极管2N22221VDi二极管1N41481VD2、VD3发光二极管2EF

6、441（R、G）2Rt负温度系数热敏电阻MF12-l-10kQ1Ri电阻RTX-0.125-3kQ-II1R2、R4电阻RTX-0.125-15kQ-112R3、R5电阻RTX-0.125-1OkQ-112R6、Rs电阻RTX-O.125-lkQ-II2R7电阻RTX-0.125-4.7kQ-111RPi、RP2微调电位器329647kQ2KR电磁式继电器JZC-12F/012-12114131211109812345G7图I、LM324引脚图与元件图1A1BIY2Y2A2BVSS1413121110983033Vdd4B4A4Y3Y3B3A引脚功能(v)电压引脚功能电压(V)1输出13.08

7、输出33.()2反向输入12.79反向输入32.43正向输入12.810正向输入2.84电源5.111地05正向输入2.812正向输入2.86反向输入21.013反向输入42.27输出23.014输出43.0表1LM324引脚功能图2、CD4011引脚图引脚功能弓【脚功能I数据输入端8数据输入端2数据输入端9数据输入端3数据输出端10数据输出端4数据输出端11数据输出端5数据输入端12数据输入端6数据输入端13数据输入端7地14VDD正电源表2、CD4011引脚功能图表项目原件参数VDD电压范围-0.5Vto18V功耗双列普通封装700mW工作温度范围CD4011BM-55-+125CD401

8、1BC-40-+85封装：TO92封装：TO-18图4、2N2222型三极管表3CD40U参数表参数符号2N22222N2222A单位集电极-发射极电压VCEO3040V集电极-基极电压VCBO6075V发射极-基极电压Vebo56V集电极电流-连续Ic600mA器件耗散TA=25PD625mW操作和存储结温范围TJzTstg55to+150表4、2N2222型三极管图51N4148二极管项目参数项目参数二极管类型小信号针脚数2电流，If平均150mA总功率Ptot:500mW表面安装器件轴向引线正I句电压Vf最大1V时间,trr最大4ns电流，IfVf10mA电流，Ifsm2000A最大正向

9、电流，If200mA结温,Tj最高200电流/fsm2000A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430s测量功率“JmW使用温度范围-55+125C耗散系数之6mW/额定功率0.5WJZC-12F-DC5V电磁继电器:3296W微调电位器;3296W1、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R?和R3及RPi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

10、电压。由温度调节电路RP2、Rs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R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

11、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,U0与图1-21中Vcc连接。2 .调节电源输入，观察LED灯状态。VGG.2kR2k12LM324AD3.灯亮为“1”，熄灭为“0”。

12、实验一小结：当ui+ui-即ui0时UO为高电平当ui+ui-即uiU+,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R41kLLM324AD2KR3.ss12V当R6阻值减小到一定值时，UYU+,运算放大器LM324输出为高电平，此时，发光二极管亮。实验步骤：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：RT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。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

13、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，在小组队员的一致努力下，团结协助，成功设计出可行的整体电路图，仿真如下图：图E整体电路设计仿真图实物调试步骤：1、检验各器件是否完好无损2、正确按图焊接电路板3、调试各元器件参数4、在模拟电子试验箱进行通电实验5、观察LED灯是否正确显示，跳变八、调试中出现的问题在实验过程中，林林总总的问题频繁出现在调试中。本小组遇到许多典型性问题，如焊接问题中的虚焊，导线焊接不牢等基本错漏。此类问题需要组员细心协作、检查。又诸如调试间的LED灯亮息问题，如：只亮红灯，只亮绿灯，亮灯皆亮的代表性问题。此类问题，比较难以段时间内攻克，此问题往往是由于接线错误导致的问题，属于知识理论出错范畴，尤其需要全体组员重新对整个电路进行检查推倒。据本小组经验所得，两灯只亮其一，往往是在芯片CD4011中与非门的错误连接上导致，而且，问题隐蔽性较高,难于通过检查发现。而红灯与绿灯皆亮，往往是因为芯片CD4