游泳池恒温控制系统的设计概要.doc

目 录 1 绪论 ……………………………………………………………………………………1 1.1设计目的和意义…………………………………………………………………1 1.2设计的主要任务…………………………………………………………………1 2 单元电路的设计计算、元器件选择及电路图 ………………………………………2 2.1 温度转换单元 …………………………………………………………………2 2.2 恒压设计单元 …………………………………………………………………3 2.3 信号处理单元 …………………………………………………………………3 2.4 温度控制单元 …………………………………………………………………4 3 整体电路图及工作原理 ………………………………………………………………5 3.1 整体电路图 ……………………………………………………………………5 3.2 整体电路的工作原理 …………………………………………………………6 4 仿真结果分析 …………………………………………………………………………7 4.1加热仿真分析 …………………………………………………………………7 4.2 报警仿真分析 …………………………………………………………………8 5 总结与展望 ……………………………………………………………………………9 5.1 成果的评价 ……………………………………………………………………9 5.2 本设计的特点 …………………………………………………………………9 5.3 设计缺陷及展望 ………………………………………………………………9 参考文献…………………………………………………………………………………10 附录………………………………………………………………………………………11 1 绪论 1.1设计目的和意义 水是生命的源泉，人类生活永远也离不开水。而水的比较大的比热容以及它的流动性使它成为我们日常生活中和工业生产中那个得力的助手。许多系统中需要通过控制水的温度从而达到控制或者测量其它部分温度的目的。对水的温度的测量和控制已经成为系统中很重要的部分，并且也已经在我们的日常生活和工业生产中占据了很重要的地位。它在机器制造，机械运行，工业生产等许多大型方面都广泛的应用。 而现今很多的水温控制系统大多数都有很多的缺点，最主要的就是价格昂贵，反应速度慢或者是精度不高等。这些缺点使得水温控制部分成为整个系统中的一个污点。本设计通过本人自身的所学知识，以及所考虑到的问题，尽量设计比较完美的水温控制系统，希望通过设计这样一个简单而价格便宜的水温控制系统达到游泳池的恒温控制。 1.2 设计的主要任务 本次设计利用电热丝给水加热，使用温度传感器测量水温值，测量范围26-28摄氏度（对应输出电压0～5V），温度传感器（在实际仿真电路图中由直流信号源代替）收集当前水体的温度，然后经过各部分电路处理，与所要控制的电路进行比较。利用电位器等方式设定加热温度，温度设定值连续可调。电路根据比较的结果决定是否对水体进行加热，如果需要加热会自动开启加热部分。当温度超过所控制的温度后，控制部分要断开加热电路，当水温超过设定值时，停止加热并发声、光报警信号。 ２ 单元电路的设计计算、元器件选择及电路图 ２.1 温度转换单元 图2.1.1 温度转换单元电路图 电位器控制电压在0-0.5V之间（利用温度传感器将温度变化信号转化为电压变化信号，大约温度变化1摄氏度电压变化5mV）,再利用反馈网络将电压信号放大十倍，使温度在0-100摄氏度之间变化时，相应输出电压在0-5V之间变化。本段设计对放大器的要求只是有较好的虚短和虚断特性，因此通用型的运算放大器便可满足要求，我选用LM324D。反馈网络中选用R8=10kΩ，R9=90kΩ，使输入电压放大10倍。 2. 2 恒压设计单元 图2.2.1 恒压设计单元 利用直流信号源和电位器组合设计出恒定输出电压4V，此时对应温度为28摄氏度。调节电位器66%处，理论电压输出值为4V。 2.3 信号处理单元 图2.3.1 信号处理单元电路图 图中18处输入恒定电压4V，6处输入电压范围为0-5V（对应温度变化为26-28摄氏度）。通过电压比较器，当6处输入电压为0-4V时，比较器输出接近电源的正电压15V，当6处输入的电压为4-5V时，比较器输出接近电源负电压-15V。本设计电压比较器选择性能较好的OPAMP-5T-VIRTUAL。 2.4 温度控制单元 图2.4.1 温度控制单元电路图 在信号处理单元中，电压比较器会输出两种电压信号，当水温对应输出