电气类专业课程设计.docx

目 录1.概述………………………………………………………21.1 摘要…………………………………………… 2课程设计主要内容 ……………………………………2简易纯净水加热控制电路技术要求………………… 2设计方案…………………………… ………… 22．系统硬件设计 …………………………………………42.1 电源电路部分……………………………………………42.2 水温监测部分……………………………………………52.3 电压比较部分……………………………………………62.4 加热控制部分……………………………………………72.5 工作状态显示部分………………………………………72.6元器件清单………………………………………………9结论与展望…………………………………………………11参考文献……………………………………………………12附 录 简易纯净水加热控制电路总电路图 ……………13 1.概述1.1 摘 要本方案的主要目的是制作一个简易的纯净水加热控制器。该电路主要由电源电路、水温监测及水温范围测量和比较控制电路手动控制与自动控制电阻丝加热电路和装置工作状态显示电路等几部分构成。电源电路的功能是通过变压器、整流、滤波电路把电网220V交流电转变为能供装置正常工作的直流电。水温监测电路和水温范围测量电路主要由温度传感器AD590构成测温系统。其原理是将温度信号转变为电信号，从而将此电信号与参考信号通过比较器比较来实现对加热电阻丝的控制和装置工作状态的显示电路。显示电路是通过逻辑运算来控制发光二极管是否发光来判断其工作状态。1.2 课程主要内容⒈ 阅读相关科技文献。⒉ 学习Protel软件的使用。⒊学会整理和总结设计文档报告。⒋ 学习如何进行文件检索和查找数据手册及相关参数。1.3 简易纯净水加热控制电路技术要求⒈ 要求电路能够检测纯净水的温度T。⒉ 要求电路能够通过两根电阻丝实现对加热的控制，具体情况如下：T50℃时，两根电阻丝都工作，电路处在加热状态；50℃T100℃时，只有一根电阻丝工作，电路处在保温状态；T〉100℃时，两根电阻丝都不工作，电路完成加热。⒊ 要求电路设置一个按键，此按键能够起到快速加热的作用，即按键按下后，当50℃T100℃时，两根电阻丝都工作。⒋ 要求电路能够显示加热的各种状态。1.4 简易纯净水加热控制电路设计方案简易纯净水加热控制电路的初步总体框图如图1—1所示。它是由水温监测电路、电压信号比较、加热控制电路和显示电路5部分组成的。水温监测电路电压信号比较器显示电路加热控制电路图1-1 简易纯净水加热控制电路的初步总体框图 2．系统硬件设计2.1 电源电路部分图2—1 电压转换图电源电路的原理图如图2—1所示。电路直接从电网供电，通过变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成+12V的直流电压。电路中变压器采用常规的铁心变压器，电源变压器将220V电网交流电压变为19V的交流电压。整流电路采用二极管桥式整流电路，整流电路将19V交流电压变为19V脉动的直流电压。C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端小电流正稳压集成电路来实现。其中C1和C4的主要作用是滤波；C2是输入电容器，其作用是改善纹波和抑制输入的过电压；C3是输出电容器，其作用改善负载的瞬态响应，使输出电流更加平滑。并联的二极管的作用是在电路出现输入短路时为电容C4提供放电通路，以保护集成稳压器。稳压电路清除了电网波动及负载变化的影响,从而保证了12V输出电压的稳定。其中涉及的主要元件有变压器、整流桥（二极管）、三端小电流正稳压集成电路等。下面主要介绍两个：整流桥工作原理： u2正半周时: D1 、D3导通， D2、D4截止 u2负半周时：D2、D4 导通， D1 、D3截止主要参数：输出电压平均值：UL=0.9V2输出电流平均值:IL= UL/RL =0.9V2 / RL 流经每个二极管的平均电流：ID=IL/2二极管承受的最大反向电压：VRM =1.4 V2三端小电流正稳压集成电路图2—2 LM78系列集成电路外形与应用（a）外形 (b)应用电路主要参数：输入电压：最小值、典型值和最大值都是19V输出电压：最小值11.5V、典型值12V、最大值12.5V静态工作电流：8mA纹波抑制比：552.2 水温监测部分该部分主要由温度传感器AD590构成测温系统。AD590是一种电压输入、电流输出型集成温度传感器。如图2—3是AD590的封装形式和基本应用电路。它的测温范围为-55℃～150℃,非线性误差在±0.30℃，其输出电流与绝对温度成正比，温度每升高1K(K为开尔文温度),输出电流就增加1uA。所以其输出电流I=(273+T) uA。本次设计中串联的电阻采用10K