文档介绍：数字显示温度控制器设计
实验目的:
根据设计要求,该温度控制器是既可以测量温度也可以控制温度的上下限,并且上下限可以调节
实验原理:
温度传感器
采样保持电路
A/D变换及显示电路
效准电路
下限控制电路
上限控制电路
温度控制比较器
上限报警(声、光)关断
下限报警(光)驱动
被
控
对
象
执行机构电路
直流稳压电源
温度控制器原理框图
要求对温度进行测量,所以首先采用温度传感器,将温度变化转换成相应的电信号,并通过效验、滤波后送A/D转换器变成数字信号,然后进行译码显示。若要求温度被控制在设定值附近,则要求将实际测量温度的信号与温度的设定值(基准电压)进行比较,根据比较结果(输出状态)来驱动执行机构,实现自动地控制、调节系统
的温度。测量的温度可以与另两个设定的温度上下限比较器相比较,当温度低于下限温度值时,比较器通过驱动执行机构来实现加热。当温度超过上限温度值时,比较器产生报警信号输出并通过执行机构执行停止加热。
采样电路及校准电路
LM324内部包括有四个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器,既可接单电源使用(3~30 V),也可接双电源使用(±~±15 V),驱动功耗低,可与TTL逻辑电路相容。 LM324的封装形式为塑封14引线双列直插式,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图4。
 
图4 LM324引脚图
当输入信号变化太快时,要求输出信号能快速而准确地更谁输入信号的变化进行间隔采样。在两次采样之间保持上一次采样结束的状态。当电信号来时Uo对C充电,Uo=U1=Uc及输出电压跟随数入电压的变化,电信号中断时,电路处于保持周期,因为电容元件五放电电路,故U1=Uc,这种将采集到的数值保持一定时间。如图所示
(a)电路(b) 输入输出信号波形
温度采样保持电路
电路的电压放大倍数Au也仅由外接电阻决定:Au=1+Rf/R1,通过改变Rf来改变Uo与U1之间的放大关系即校准标准温度。
上下限采集电路
(a)上限采集电路(b)下限采集电路
图6 上下限采集电路
上下限采集电路采用反相交流放大器电路,此放大器可代替晶体管进行交流放大,电路的电压放大倍数Au也仅由外接电阻决定,上下限采集电路的电压放大倍数Au=1。
根据电工学知识:Vcc=5V
   
 温度比较电路
上限比较电路(b)下限比较电路
上限报警电路(b)下限报警电路(c)加热信号
报警电路
小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成,如图17所示,其整流与稳压过程如图18所示。
图17 稳压电源系统方框图
图16 整流与稳压过程
图18 整流与稳压波形
(1)电源变压器
是降压变压器,它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压,并送给整流电路,变压器的变比由变压器的副边电压确定。
(2)整流电路
桥式整流电路由四只二极管组成的一个电桥,电桥的两组相对节