温控电路设计
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摘 要
本设计为强化所学知识、加强实践能力和查找资料的能力，制作一个温控电路。先通过有热敏电阻（NTC元件）Rt为一臂的测温电桥感应温度的变化时，在电桥两端产生一个压差，经过放大电路放大变化的小信号到比较器的输入端。当压差达到某一门限电平时，滞回比较器输出发生翻转，使得发光二极管的状态发生变化。实现温度的状态汇报。同时也可以通过改变滞回比较器的比较电压UR改变温控的范围，而温控精度可有滞回宽度决定。最后用仿真软件模拟电路并调试数据。
本设计是利用热敏电阻（滑动变阻器代替）随温度变化，LED灯出现“亮”或“不亮”，当温度低时显示为“加热”，LED灯灭；当温度高时显示为“停止”，LED灯亮。
关键词：热敏电阻 比较器 电桥
目 录
第1章 设计任务与要求 1
第2章
方案
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与论证 1
2.1 测温电桥 1
2.2 差分大电路 1
2.3 滞回比较器 1
第3章 单元电路设计与参数计算 3
3.1 测温电桥 3
3.2 差分放大器 4
3.3 滞回比较器 4
第4章 仿真与调试 5
4.1 LED发光 5
4.2 LED不发光 6
第5章 结论与心得 7
参考文献资料 8
第1章 设计任务与要求
用集成运放LM324设计一个电路，该电路能
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并且控制温度，其要求如下：
1. 温度低时显示为“加热”，LED灯灭（即热敏电阻大）；
2. 温度高时显示为“停止”，LED灯亮，报警显示（即热敏电阻小）。
由负温度系数电阻特性的热敏电阻（NTC元件）Rt为一臂组成测温桥，其输出经放大电路（由三个运放组成），放大后由滞回比较器输出“加热”（灯亮）与“停止”（灯熄）信号。改变滞回比较器的比较电压UR即改变控温的范围，而控温的精度则由滞回比较器的置换宽度决定。
主要器件：负温度系数的热敏电阻，四运放LM324，发光管LED等。
备注：热敏电阻由滑动变阻器代替。
第2章 方案与论证
2.1 测温电桥
由R1、R2、R3及Rt组成测温电桥，其中Rt是温度传感器。其呈现出的阻值与温度成线性变化关系且具有负温度系数，而温度系数又与流过它的工作电流有关。
2.2 差分放大电路
由A1及外围电路组成的差分放大电路，将测温电桥输出电压△U按比例放大。
2.3 滞回比较器
差动放大器的输出电压U01输入由A2组成的滞回比较器。滞回比较器的单元电路如图所示，设比较器输出高电平为U0H，输出低电平为UOL，参考电压UR加在反相输入端. 当输出为高电平U0H时，运放同相输入端电位
图2-1 同相滞回比较器
当Ui减小到使U+H＝UR，即
此后，Ui稍有减小，输出就从高电平跳变为低电平。
当输出为低电平U0L时，运放同相输入端电位
当Ui增大到使U+L=UR，即
此后，Ui稍有增加，输出又从低电平跳变为高电平。
图2-2 传输特性
因此UTL和UTH为输出电平跳变时对应的输入电平，常称UTL为下门限电平，UTH为上门限电平，而两者的差值为门限宽度，它们的大小可通过调节R2/RF的比值来调节。
由上述分析可见差动放器输出电压U01经分压后A2组成的滞回比较器，与反相输入端的参考电压UR相比较。当同相输入端的电压信号大于反相输入端的电压时，A2输出正饱和电压，三极管T饱和导通。当温度监控电路所处的外界温度，被热敏电阻进行温度采集，然后传递给放大电路将电信号进行放大，由发光二激光来判断电信号的强弱，若发光二极管发光，则说明温度过高。调节RW可改变参考电平，也同时调节了上下门限电平，从而达到设定温度的目的。
第3章 单元电路设计与参数计算
3.1 测温电桥
R1=1K R2=10k R3=10k ，RT为负温度系数热敏电阻(以滑动变阻器代替)
3.2 差分放大器
图3-1 放大部分
R5=1K R6 = R 7=5K R8=R9=10K R10=R11=100K
3.3 滞回比较器
图3-2 滞回比较器部分
R8=10K R9= R10=1K RW=100K R11=1M
备注：差动放大器和滞回比较器用四运放LM324, LM324采用14脚双列直插塑料封装。内部有四个运算放大器，下面是引脚的介绍，引脚1：输出1；引脚2：反向输入1；引脚3：正向输入1；引脚4：电源；引脚5：正向输入2；引脚6：反向输入2；引脚7：输出2；引脚8：输出3；引脚9：反向输入3；引脚10：正向输入3；引脚11：地；引脚12：正向输入4；引脚13：反向输入；引脚14：输出4。
第4章 仿真与调试
4.1 LED发光
图4-1加热状态
图4-2 调试图
4.2 LED不发光
图4-3 停止，报警（80%，即热敏电阻变小）
图4-4 调试图
备注：对于滑变器，百分比越大，电阻越小。
第5章 结论与心得
通过这次的课程设计让我学会了很多东西，掌握了差分运放电路、滞回比较器等模电知识，尤其是对Multisim软件的使用。在本学期学习模电中，认识到模电的知识很零碎，需要及时复习才可以真正理解其中的原理。当看到设计内容时，感觉特别复杂，上网看书查阅了很多资料，并参考了一些电路，终于做出了先用俩个做一级放大，再经过差分放大电路做二级放大，最后由滞回比较器输出“加热”与“停止”信号。完成电路设计花费了很长时间，很好的锻炼了我的耐心，提高了我的自学能力。
模电的小学期对我以后学习和实践的帮助很大，真正领悟到理论联系实践的快乐，丰富了课外知识。还有认识到学习自己要设计一个电路是多么繁琐的一件事，然而成功后感觉自己很有成就感。更多的实践能够锻炼我们的实践能力，让自己不断进步，不断的超越自我。
更学到了除书本知识以外的电学知识，为今后的电学学习提供了学习的前提。小学期的实践是锻炼一个人能力的体现，也是对自己一个学期学习的总结，需要我们认真地对待，利用这个机会锻炼自己的能力。
参考文献
（1）杨素行. 模拟电子技术基础简明教程. 高等教育出版社
（2）康华光. 电子技术基础模拟部分. 高等教育出版社
（3）熊伟. Multisim电路实践及仿真应用. 清华大学出版社
（4）康华光. 电子技术基础课程设计. 高等教育出版社
（5）肖景和. 集成运算放大器应用精粹. 人民邮电出版社
浙公网安备 33021202002483