毕业设计论文温度控制电路设计.doc
《毕业设计论文温度控制电路设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计论文温度控制电路设计.doc(25页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、本 科 生 毕 业 设 计 (论 文)题目: 温度控制电路教学单位 电气信息工程学院 _姓 名 _ _ _学 号 _ 年 级 _2005级_ _专 业 _电子信息工程_ 指导教师 _ 职 称 _ 2009年4月20日温度控制电路设计摘要在电子技术飞速发展的今天,测量控制技术已经涉及到军事和工业的各个环节,并越来越多的受到人们的重视。传感器的出现,使得人们生产生活方式发生了重大变化,使得科学实验和应用工程的自动化程度发生了巨大改变。 温度是工业生产科学研究等行业中相当重要的参数之一,温度控制在各个行业中都是相当重要的一个环节对人们生活生产起着重大作用。温度控制的关键在于测温和控制两个方面。温度测
2、量是温度控制的基础。论文主要讨论了基于模拟电路的温度控制电路,该电路通过精密摄氏温度传感器LM35测量温度将温度比较转化为电压比较的方法来达到控制的目的。本文介绍了该控制电路的原理,温度信号的采集电路,去干扰电路,功率放大电路,模数转换及显示电路,LM35的原理、电压比较器的工作原理。关键词: 温度控制 温度测量 LM35应用 电压比较器Design of temperature control circuit AbstractIn electronic technology rapid development today,the electronic observations and con
3、trol technology research and the project apply by spread the military and industrial production each department and more and more many is valued by people. The electronic observation and control technology appearance, caused traditional the electronic surveying in the principle, the function, the pr
4、ecision and the automaticity has had huge change, caused the scientific experiment and the application project automaticity can obviously enhance. Temperature is one of important parameters in industrial production and scientific experiment course. In metallurgy, machinery, material, chemical engine
5、ering, petroleum and the course of heat treatment, the control effect for temperature directly affects service life and the quality of product. Therefore temperature control is the technology of a key in every field.The key of temperature control lies control .Temperature measure is that the more in
6、 two aspects of to measure and to technical comparison of this respect and the foundation of temperature control ripen. It presents the designing of the analog circuit on LM35 temperature sensor and the editing and the debugging of the whole temperature control circuit .In this paper, it interview t
7、he principle of the temperature control circuit, temperature measure circuit, anti-jamming circuit, frequency power arnplifier and RAMDAC the theory of LM35 chip and voltage comparator.Keyword: Temperature control Temperature measure LM35 application Voltage comparator目 录摘要. 2目录.4绪论.51温度控制电路.61.1设计要
8、求.61.2 方案选择与论证.62基于模拟电路的温度控制电路.8 2.1温度信号检测及显示电路.82.2温度控制部分.82.3所用器件介绍.9 2.3.1 LM35精密集成电路温度传感器.92.3.2 三位半LED显示A/D转换器ICL7107.93 温度信号的检测和信号调整.123.1温度测量及信号调理电路的设计.123.1.1选用合适的传感器.12 3.1.2设计信号调整电路.133.3温度测量的误差分析.144 温度控制电路的设计.144.1 控制电路.144.2 控制系统中的电压比较技术.15 4.2.1比较器的工作原理.154.2.2电压比较器.164.2.3比较器与运放的区别.17
9、5 显示电路的设计.185.1 显示电路原理.185.2 显示电路设计.186总结.196.1干扰分析.196.2总结与改进.19参考文献.21附录A:原理图、pcb版图、元件清单.22致谢.23 绪论 在钢铁、机械、石油化工、电力、等工业生产中,温度是极为普遍又极为重要的热工参数之一; 随着科学技术和生产发展,需要对各种参数进行测量,温度是工业对象中主要的被控参数之一.在冶金工业,化工生产,电力工程,机械制造和食品加工等许多领域中,人们都需要对各种环境中的温度进行检测和控制,温度控制对于大型工业和日常生活用品等工程都具有广阔的应用前景.例如冶金工业中的炼钢炉温度控制、化工生产中的培养皿温度控
10、制、食品加工车间的温度控制等。温度控制一般指对某一特定空间的温度进行控制调节,使其达到并满足工艺过程的要求。温度测量与控制系统是自动控制技术、计算机技术、电子技术和通信技术的有机结合,综合发展的产物。其内容十分的丰富,它包括各种数据的采集和处理系统、自动测量系统、生产过程自动控制系统等,广泛应用于工厂自动化、商业自动化、实验室自动化等人类活动的各个领域。随着工业的发展,对温度控制提出了更多更高的要求,因而热处理技术也向着优质、高效、节能、无公害方向发展。温度控制是一种具有纯滞后的系统,加热材料、环境温度以及电网电压等都影响控制过程,目前的温度控制系统大多建立在一定的数学模型基础上,对被控对象中
11、的非线性、时变性及随机干扰无能为力,因此,提高系统的抗干扰能力成为关键性的技术。首先,控温精度要高。其次,当环境发生变化而影响到控温精度时,要有合适的手段进行调整以达到精度要求。而且,为了方便进行工艺的研究,需要能保存温度数据。最后,由于生产中的实际情况,控制设备要求操作方便,易于维护,成本较低等等。常用的温度控制方法有:电接点温度表温度控制、位式温度显示调节仪温度控制、PID连续电流输出温度显示调节仪表温度控制、PID连续电压输出温度显示调节仪表温度控制。这些温度控制方法大都是在工业生产现场安装温度控制仪表,通过提前设定温度控制的上下限值或PID控制参数,然后再将控制仪表投入使用,进行各种预
12、定的控制。但若被控对象发生变化,难于实时的调整控制参数,不能满足实时控制的要求,而且温度变化曲线的一一记录不易实现。总之,我国的电温度的控制设备的现状不容乐观,主要有以下特点: 小部分比较先进的设备和大部分比较落后的设备并存。由于我国改革开放的发展,国内引进和生产了少量的比较先进的控制设备,但是,整体上,我国的温度控制系统比国外发达国家要落后,占主导地位的是模拟仪表控制,这种系统的控制参数由人工选择,需要配置专门的仪表调试人员,费时、费力且不准确。控制精度依赖于试验者的调节,控制精度不高,一旦生产环境发生变化就需要重新设置。操作不方便,控制数据无法保存。因而,对生产工艺的研究很困难,因此造成产
13、品质量低、废品率高、工作人员的劳动强度大、劳动效率低、这些都缩减了企业的效益。由于微机控制系统性能的优越性,市场的需求量很大。控制系统对微机的性能需求不是很高,同时由于计算机CPU及外围功能卡的不断升级和价格的不断下降,使得用高档微机进行控制的成本大为降低,而且也使得大批PC机闲置不用。因此,用高档微机甚至闲置不用的PC机构成计算机控制系统,具有较高的可行性和经济价值。但是,目前国内的一些生产企业和研究机构主要开发一些大型微机控制系统,中小型的控制系统很少见。这方面的缺口较大,市场前景看好。本设计以温度控制为研究对象,针对环境温度,在比较、研究不同控制策略的基础上,根据实际情况通过模拟电路实现
14、温度控制。本文主要做了以下几个方面工作:(l)论述了温度控制系统的课题目的、意义,当前计算机测控系统的发展动态及本论文的主要内容并对温度控制特点进行了简要分析。(2)介绍温度测量过程相关知识。(3) 介绍温度比较控制过程相关知识。 (4)设计温度控制的实际电路。(5)对结果进行系统分析与总结 1 温度控制电路1.1 设计要求 (1)对环境温度能够进行测量和显示。 (2)对温度控制能达到基本要求。1.2 方案选择与论证方案一:单片机温度控制系统系统组成:通过系统硬件电路由温度检测,信号放大A/D转换 单片机与键盘、显示器,可控硅电路等部分组成。系统结构图见下图。原理:在温控系统中 ,需要将温度的
15、变化转换为对应的电信号的变化 ,由于热电偶的结构简单 ,制造容易 ,测量范围广,在高温测量中有较高的精度 ,所以选用热电偶做热电传感器,热电偶把测量的电烤箱温度信号转换成弱电压信号 ,经过信号放大电路 ,送入低通滤波电路主器件 ,以消除噪音和干扰 ,滤波后的信号输人到转换器转换成数字信号输入主机单片机主机对电烤箱温度和设定温度进行比较后输出控制脉冲 ,该控制脉冲与单稳态同步触发器输出的同步脉冲送人控制门与非门 ,门电路信号输人热电偶管转换成电流信号 ,经过三级放大电路输人可控硅的门极 ,可控硅导通由程序控制同步触发脉冲的来临时间 ,从而控制可控硅的通断时间 ,以达到对电烤箱加热丝温度的调节和功
16、率的改变 ,实现对环境温度控制。但该控制方案虽精度较高,但电路较为复杂,制作困难,易受干扰。方案二:模拟电路温度控制系统原理:以模拟电路为主,通过温度-电压的对应关系通过电压比较器控制可控硅,从而控制电热元件来达到控制温度的目的。LM35是一种内部电路已校准的集成温度传感器,其输出电压与摄氏温度成正比根据LM35的输出特性可知,当温度在0-150C之间变化时,其输出端对应的电压为0-150V,可通过芯片ICL7107及相关电路组成显示部分。通过电位器控制输出可变电压值,该电压值与控制温度相对应。通过该电位器的输出电压与环境对应电压LM35的输出通过电压比较器比较后控制可控硅控制电热元件,并通过
17、一定的校正电路从而达到较高精度的温度控制。由于采用模拟电路的控制方法,可能在电路制作过程中的调节和校正会遇到一定的问题,但通过校正电路的调节,相信会达到预期的控制精度。为了解决日常生产生活中的温度控制问题,本着达到锻炼检验所学知识的目的,考虑到实际实验条件、经费、人力、个人知识程度等各方面的限制,本设计采用第二种实现方式,以模拟电路为主,使用优于用开尔文标准的LM35线性温度传感器。通过温度与电压的对应关系达到对温度的控制目的。通过本次设计,达到对所学知识的掌握巩固与检测的目的。2基于模拟电路的温度控制电路2.1温度信号检测及显示部分LM35是一种内部电路已校准的集成温度传感器,线性度好,灵敏
18、度高,精度适中其输出电压与摄氏温度成正比,输出灵敏度为10.0MV,精度达0.5其测量范围为-55150。在静止温度中自热效应低(0.08)工作电压较宽,可在420V的供电电压范围内正常工作,且耗电极小,工作电流一般小于60uA输出阻抗低,在1MA负载时为0.1。根据LM35的输出特性可知,当温度在0150之间变换时,其输出端对应的电压为0150V,此电压经电位器W3分压后送到3位半数字显示表头(由ICL7107及有关电路组成)的检测信号输入端在输入端输入的电压为150V时,通过调节电位器使显示的数值为150.0,经调整后数显表头显示的数值就是实测的温度值。原理图如下:2.2温度控制部分温度控
19、制选择可通过电位器W2来实现,电位器W1为预控温度调节,通过电压比较器的的输出端控制可控硅的通断控制电热元件的导通,达到控制环境温度的目的。2.3 所用器件介绍2.3.1 精密摄氏温度传感元件LM35LM35系列是精密集成电路温度传感器,它们的输出电压与摄氏温度线性成比例,因而LM35有优于用开尔文标准的线性温度传感器,LM35无需外部校准或微调来提供1/4的常用的室温精度,在-55+150温度范围内为3/4,LM35的额定工作温度范围为-55+150,同时LM35C在-40到+110之间(-10用于改进度)。电压温度转换公式如式:0C 时输出为0V,每升高1,输出电压增加10mV。LM35有
20、多种不同封装型式,外观如图所示。其电源供应模式有单电源与正负双电源两种,其接脚如图所示,正负双电源的供电模式可提供负温度的量测;两种接法的静止电流温度关系如图所示,在静止温度中自热效应低(0.08),单电源模式在25C下静止电流约50A,工作电压较宽,可在420V的供电电压范围内正常工作非常省电。LM35主要特点:(1)直接用摄氏温度校准(2)线性+10.0mV/比例因数;(3)保证0.5精度(在+25时);(4)-55+150额定范围;(5)适用于遥控设备;(6)因晶体片微调而低费用;(7)工作在430V;(8)小于60A漏泄电流;(9)较低自热,在静止空气中0.08; (10)只有1/4非
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 温度 控制电路 设计
链接地址:https://www.31ppt.com/p-4864515.html