水温自动控制系统设计与proteus仿真

水温自动控制系统

Water Temperature Auto Control System

1.1 实验目的

温度控制器是实现可测温和控温的电路，通过对温度控制电路的设计安装和调试了解温度传感器的性能，学会在实际电路中的应用。进一步熟悉集成运算放大器的线性和非线性的应用。

1.2 实验任务

要求设计一个温度控制电路，其主要技术指标如下： （1）测温和控制温度测量范围室温～100 oC （2）控温精度：±1oC

（3）控温通道输出为双向晶闸管或继电器，一组转换触点为市电（220V，10A）

1.3 设计思路

本设计要将水温转化成电信号才能控制。所以采用温度传感器来转化温度，经适当放大后与设定的电压比较，设定的电压就代表特定的温度值。当实际温度高于设定温度时，控制电路停止加热；当实际温度高于设定温度时，使电路接通加热。这样就能自动控制温度在某个值或小范围波动

图2.3 设计思路框图

1.4 实验原理及单元模块设计 1.4.1 实验原理及方法

根据绪论中的原理方框图，该设计问题可分为温度传感器模块，放大器模块，比较器模块，继电器模块，加热模块。由于电路中含有运算放大器，需接入±12V直流稳压电源，所以电源模块也可算在其中，由于采用Protues软件仿真，所以

用直流电源和滑动变阻器来表示采集到的温度，其工作过程为：将其电信号（由温度传感器转换而得）通过放大器放大，再和之前设定好的温度通过比较器比较，由发光二极管将和加热开关进行相应的处理。

1.4.2 单元模块设计  温度采集模块

电路图如图1所示，它由1V的直流电源和100Ω的滑动变阻器组成，这里假定1V表示10℃，通过改变滑动变阻器来表示采集到不同的温度。

图1 温度采集模块

 放大器器模块

电路图如图2所示，根据负反馈的放大增益计算公式A=可知其放大增益为10。

图2

模块

放大器

 标准温度模块

电路图如图3所示，这里同样采用直流电源和滑动变阻器来表示所设定的温度，通过改变滑动变阻器可以设定不同的温度。

图3 标准温度模块

 比较器模块

电路图如图4所示，将采集并放大的电压和和设定的标准电压通过比较器比较，如果前者小于后者，比较器输出+12V，发光二极管导通，加热器加热，反之则不加热。

 加热模块

电路图如图5所示，加热模块由三极管，继电器，加热器组成，当前面的二极管导通后，电流由三极管的基极流入，再从集电极流出（此时电流被放大），将继电器开关打开，加热器开始加热。

图5 加热模块

1.5 总电路图

图6 总电路图

1.6 实验数据

在采集温度时，Vi=0.5V，Vo=4.9V，在比较器输出端，其电压为+12V或-12V

1.7 实验结论

通过这次实验，在设定了标准的控制温度后，与采集到的温度比较，从而进行相应的处理，达到了预期的要求，本次实验总体取得成功。

1.8 创新点

本次实验的创新点在于巧妙地将温度变化转换为电压变化，进而可以在实验室及软件上实现相应的仿真，达到预期的实验效果，也方便了相应数据的分析。