设计课题：简易浴室水温控制电路。
姓名：刘玉龙。
专业：工业工程。
班级：工业09-3班。
学号：310902020316
指导老师：唐恒娟。
摘要。随着人类的生活越来越现代化，在各类民用控制、工业控制以及航空航天技术方面，温度测量和温度控制得到了广泛使用。在很多工作场合，元器件工作温度指标达不到工业级或普军级温度要求，可以通过设计加温电路的办法得到解决。
小型、低功耗、可靠性高、低成本的温度传感器已经越来越受到设计者的关注。本文设计的简易浴室水温控制电路正是贯彻这项指标进行设计。本电路通过两根电阻丝加热的原理将水温控制在一个合适的范围内，同时可以通过手动实现对水温范围的改变。
这非常适合在浴室这样的场所应用。通过设计了解温度传感器等部件的工作原理，掌握其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法，该系统体积小、成本低、工作可靠安全，具有很高的工程应用价值。系统稍加改动或扩展，还可以完成温度测量等功能。
关键词： 温度传感器迟滞比较器继电器稳压。
目录。目录 3
第一章概述 4
1.1课程设计背景 4
1.2研究的目的及意义 4
1.3本设计的任务和要求 5
1.4设计的作用、目的 5
第二章主要组成技术 7
2.1 运放构成滞回比较器原理介绍 7
2.2继电器简介 8
2.2.1 继电器电路原理介绍 8
2.2.2继电器主要产品技术参数 8
2.2.3继电器的选用 9
2.3 全波整流桥电路原理 9
第三章方案设计 11
第四章电路原理图设计 12
4.1 主要单元电路设计 12
4.1.1 水温监测电路和水温范围测量电路 12
4.1.2 电阻丝开关电路和显示电路 14
4.1.3 电源电路 15
4.2电路总原理图 18
4.3元器件清单 24
结论与心得 25
参考文献 27
自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在电子技术的迅猛发展，以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化自适应参数自整定等方面取得成果。以日本、美国、德国、瑞典等国家技术领先，并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表，在各行各业广泛应用。
目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体技术水平处于20 世纪80 年代中后期水平。
成熟产品主要以“点位”控制及常规的pid 控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后复杂时变温度系统控制，而且适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。现在，我国在温度等控制仪表业与国外还有着一定的差距。
本文设计的是一个简易浴室水温控制电路。该电路通过两根电阻丝加热原理将水温控制在一个合适的范围内，同时可以通过手动实现对水温范围的改变。通过设计了解温度传感器等部件工作原理，掌握其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法，该系统体积小、成本低、工作可靠，具有很高工程应用价值。
系统稍加改动或扩展，还可以完成温度测量等功能。
水温控制在生产中及生活中都发挥着重要的作用，如现代化车间里的产品加工，需要在一定的温度下才能进行，水产养殖中，也要对水温进行严格控制，才能确保达到最好的效果，在家居生活中，我们同样离不开水温的控制，如电热水器，自动饮水机等，都要用到水温控制系统，但温度控制由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求较高。通过这次设计可以加深我对已学过的理论内容的系统理解；可以增强我的理论联系实际的能力；可以提高解决实际问题的能力；可以为走向社会打下良好的基础。
设计任务：设计一个简易浴室水温控制电路。该电力能够将水温控制在一个合适的范围内，同时可以通过手动实现对水温范围的改变。
设计要求：1）要求电路能够通过两根电阻丝实现对水温的控制。假定水温范围是，t为实际温度。
当t《时，两根电阻丝都通电加热；
当时，仅一根电阻丝通电加热；
当时，两根电阻丝都不通电。
2）要求电路在、温度点不能出现跳闸现象，即电阻丝不能进行短时间内反复在通电和不通电之间转换。
3）要求电路能够显示出电阻丝的通电与否。
4）要求电路能够手动调节水温控制的范围。
5）根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。
6）利用软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单。
模拟电路课程设计是电子技术基础课程的实践性教学环节，通过课程设计，要求达到以下目的。
1）巩固和加深学生对模拟电子电路基本知识的理解，提高他们综合运用本课程所学知识的能力。
2）培养学生根据课题需要选学参考书籍，查阅手册、图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析并解决问题的方法。
3）通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
4）了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图等。
5）培养严肃、认真的工作作风和科学态度。通过课程设计实践，帮助学生逐步建立正确的生产观点、经济观点和全局观点。
运算放大器（常简称为“运放”），由于改变反馈网络，输出信号是输入信号经某种数**算的结果，故名。广泛用于模拟电子电路、仪器以及模拟计算机中。和一般的放大器相比，其特性的表示方法有所不同。
一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口（out）和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。运算放大器的电气特性一般包括直流特性、输入输出阻抗、增益、输出电压（或功率）、频率特性和瞬态响应特性。
作为理想的运算放大器，其特性应是：输入阻抗无穷大，增益无穷大，输出阻抗为零，以及对信号相应的延迟特性为零。但是实际的产品上述各项参数均为有限值，需要使用人员查阅运算放大器的数据手册，以获得实际的各项参数值，从而选择合适的运算放大器来使用。
下面主要介绍一下滞回比较电路在本电路中的应用原理。如图1 所示电路称为滞回比较电路，也称为迟滞比较电路或双门限比较电路。它具有两个阀值电压，即电路具有滞回特性（即惯性），因此具有一定的抗干扰能力。
设运放的同向输入端电压为v p ，输出电压最大值为v om 。当输出电压分别为正电压和负电压时，可得：
v t1 =v p1 =r 2 ·v re /(r 1 +r 2 ）+r 1 ·v om /（r 1 +r 2 ） 2.1）
v t2 =v p2 =r 2 ·v ref /(r 1 +r 2 ）-r 1 ·v om /（r 1 +r 2 ） 2.2）
由式（2.1）和式（2.2）可以看出，v p （v p1 、v p2 ）分别得到了两个不同的值，即产生了两个阀值。
两个阀值之差称为回差△ v t ，即△ v t =v t1 -v t2 。一般以△ v t 来表示滞回比较电路的抗干扰能力。
图2.1 运算放大器电路原理。
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。
广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。下面介绍三种常用的继电器：
电磁式继电器：一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要**圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。
当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：
继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
热敏干簧继电器：一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。
热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。
固态继电器：一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。
1）额定工作电压是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。
2）直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。
3）吸合电流是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.
5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。
4）释放电流是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。
5）触点切换电压和电流是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。
选用继电器前先了解的必要条件：
1）控制电路的电源电压，能提供的最大电流；
2）被控制电路中的电压和电流；
3）被控电路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定的。
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