1、 自动化学院自动化学院课程课程设计报告设计报告 题目：题目：温度控制系统温度控制系统 学生姓名学生姓名 学号学号 届届 班级班级 指导教师指导教师 专业专业电气工程及其自动化电气工程及其自动化 说说 明明 1. 课程设计文本材料包括设计报告、任务书、指导书三部分，其中 任务书、指导书由教师完成。按设计报告、任务书、指导书顺序 装订成册。 2. 学生根据指导教师下达的任务书、指导书完成课程设计工作。 3. 设计报告内容建议主要包括：设计概述、设计原理、设计方案分 析、软硬件具体设计、调试分析、总结以及参考资料等内容。 4. 设计报告字数应在 3000-4000 字，图纸设计应采用电子绘图。文 字
2、规范，正文采用宋体、小四号，1.25 倍行距。 5.课程设计成绩由平时表现 （30%） 、 设计报告 （40%） 和答辩成绩 （30%） 组成。 课程课程设计评语及成绩汇总表设计评语及成绩汇总表 成绩 平时成绩 报告成绩 答辩成绩 总评成绩 课程设计 评语 温度控制系统的组成温度控制系统的组成： 主要由温度数据采集、温度控制、按键和显示、通讯等部分组成。 温度数据采集选用了 NTC 热敏电阻、集成运算放大器构成的信号调理电路、 AD 转换器组成。 温度控制部分采用交流开关 BT136 通过改变导通角进行调压限流达到控制 加热丝温度的目的 一、温度数据采集选用：一、温度数据采集选用：NTCNTC
3、 热敏电阻热敏电阻 （1） 、NTC 热敏电阻原理：了解热敏电阻原理，是应用好热敏电阻的前提。热 敏电阻是对温度敏感的半导体元件，主要特征是随着外界环境温度的变化，其阻 值会相应发生较大改变。电阻值对温度的依赖关系称为阻温特性。热敏电阻根据 温度系数分为两类：正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。 NTC 热敏电阻器在室温下的变化范围在 10O1000000 欧姆，温度系数-2%-6.5%。 NTC 热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。 电阻温度特性图如图 1 所示： 由图可知，NTC 的阻值随温度的上升而下降，其阻值和温度呈非线性特性， 因此必须采用一定的方法对曲
4、线进行线性化处理。 其测量原理是利用通过测量其 阻值，通过其温度特性曲线便可求的环境温度。但因为温度不便于测量且不便于 其他电路处理。 通常是将电阻的变化转化为电压的变化通过测量电压变化测得温 度的变化。 由于采集到的电压信号是模拟信号，不能被数字系统处理，因此必须通过 AD 转换器， 将模拟信号转换成数字信号。 一般 AD 转换器的基准电压要求为 2.5v， 而采集到的电压信号很微弱，必需经过放大后才能送给 AD 转换器，因此在系统 中还必须有信号放大的信号调理电路。 产品目录记载值为下列测定条件下的典型值： (1) 25C 静止空气中。 (2) 轴向引脚、经向引脚型在出厂状态下测定。 NT
5、C 负温度系数热敏电阻 R-T 特性 温度采集电路主要由用 NTC 热敏电阻制作的温度传感器来实现，而 NTC 测 温原理主要是基于基于将 NTC 阻值随温度变化转换为电压变化来实现。将 NTC 热敏电阻值变换转换为电压的变化的方案为： 采用差动电桥进行测量。 图表 1 VCC 经过稳压二极管后电压稳定值为 2.5V 由电桥平衡条件可知，当 R2/R3=R4/R5 时电桥平衡，此时 V1 和 V2 点的压 差为零。由于 R2=R3，因此在温度为零时，可以调节 R5 时 R5=R4，使电桥平衡， 其输出为零。当温度上升时，R4 阻值减小，当温度变化一百摄氏度时，热敏电 阻的变化范围大概为 1K.
6、 因此可以粗略的估算电桥输出电压的变化值为 2.5*（4.7/24.7-3.7/23.7） =0.0854V. 该电路设计复杂，因为采用差动电桥，所以电路抗干扰能力增强，能有效 抑制电源波动对电路的影响。 二、信号调理电路的原理与设计信号调理电路的原理与设计（采用（采用 ADAD 转换器）转换器） 由于从电桥出来的信号很微弱，因此需要通过运算放大器放大后才能经过 AD 转 换。 方案：采用仪用放大器来实现放大，仪用放大器的原理图如下。 信号调理电路 1 仪用放大器的放大倍数可以由以下公式计算得知： A=-R11/R7(1+2*R8/R6) 由于 R6 可调，因此可以利用调节放大倍数。由于信号采集电路采集到的最 大电压差为 0.0854V.而 AD 的基准电压为 2.5V， 所以要求信号调理电路的最大输 出为 2.5V。而信号采集电路的最大输出为 0.0845v,所以要求信号调理电路的放 大倍数约为 30 倍。该电路由于可以调节 R6 来调节放大倍数，由于调节 R6 不会 影响电路的对称性因此调节起来方便。 三、三、AD0
