温度控制电路设计

实验二 温度控制设计 一、设计任务 设计一温度控制电路并进行仿真。 二、设计要求 基本功能：利用AD590作为测温传感器，TL为低温报警门限温度值，TH为高温报警门限温度值。当T小于TL时，低温警报LED亮并启动加热器；当T大于TH时，高温警报LED亮并启动风扇；当T介于TL、TH之间时，LED全灭，加热器与风扇都不工作（假设TL＝20℃，TH＝30℃）。 扩展功能：用LED数码管显示测量温度值（十进制或十六进制均可）。 三、设计方案 AD590是美国ANALOG DEVICES公司的单片集成两端感温电流源，其输出电流与绝对温度成比例。在4V至30V电源电压范围内，该器件可充当一个高阻抗、恒流调节器，调节系数为1μA/K。AD590适用于150℃以下、目前采用传统电气温度传感器的任何温度检测应用。低成本的单芯片集成电路及无需支持电路的特点，使它成为许多温度测量应用的一种很有吸引力的备选方案。应用AD590时，无需线性化电路、精密电压放大器、电阻测量电路和冷结补偿。 主要特性：流过器件的电流(μA) 等于器件所处环境的热力学温度(K) 度数；AD590的测温范围为- 55℃~+150℃；AD590的电源电压范围为4～30 V，可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件即使反接也不会被损坏；输出电阻为710mΩ；精度高，AD590在-55℃~+-150℃范围内，非线性误差仅为±0.3℃。 基本使用方法如右图。 AD590的输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流Iout=（273+25）=298μA。 Vo的值为Io乘上10K，以室温25℃而言，输出值为10K×298μA=2.98V 。 测量Vo时，不可分出任何电流，否则测量值会不准。 温度控制电路设计框图如下： 温度控制电路框图 由于Multisim中没有AD590温度传感器，根据它的工作特性，可以采用恒流源来替代该传感器，通过改变电流值模拟环境温度变化。通过温度校正电路得到实际摄氏温度电压值（可适当放大到几伏特，不超过5V），再送温度判决电路判决，需根据报警温度确定门限比较电压值，电路均可用运算放大器及电压比较器来实现。可采用三极管和继电器（RELAY）来控制驱动风扇与加热器，在仿真中用DC MOTOR代替风扇、HEATER代替加热器，并加上发光二极管来指示其是否工作。温度显示部分可采用ADC模数转换芯片来实现，将实际温度电压值通过ADC芯片转换成数字逻辑信号再通过数码管显示。 四、电路仿真与分析    一、温度传感器部分： AD590输出电流随温度的变化率为1uA/K，实验要求的温度范围为20至30摄氏度，故采用如上图所示的恒流源并联电压电路，在温度范围内的电压变化范围为2V--3V。 二、温度检测部分： 高温（当温度大于30度）时，即经过电压比较器，红灯亮； 低温（当温度小于20度）时，即经过AD590的电流较小时，蓝灯亮： 三、风扇与加热器部分（用电阻代替）： 4、扩展性能：温度显示电路(16进制) 我加了一个模/数转换器，在0~255之间用数码管显示输入的16进制的温度值 输入31度时的信号，显示1FH=31（D） 五、实验 通过对该实验的设计与测量，我更深入的理解了温度传感器电路的工作原理以及对温度的控制方法；此外，我也了解了集成运放器如减法器、比较器和跟随器等在电路中的灵活运用的技巧，同时，通过仿真的练习，我对Multisim软件操作也能更熟练了。