武汉理工大学模电课程设计--温度控制系统

课程设计任务书

学生：专业班级：

指导教师：工作单位：

题目: 温度控制的设计

初始条件：

电阻、二极管、正负12V电源、UA741、电位器、LED、半导体制冷片Tec、继电器、开关

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

一、设计任务

利用温度传感器件、集成运算放大器和Tec(Thermoelectric Cooler，即半导体致冷器)等设计一个温度控制器。

二、要求

（1）控制密闭容器空气温度

（2）容器容积>5cm*5cm*5cm

（3）测温和控温围：0℃~室温

（4）控温精度±1℃

三、发挥部分

（1）测温和控温围：0℃~（室温+10℃）

时间安排：

时间安排：

（1）第18周理论讲解。

（2）第19周理论设计、实验设计及安装调试。

地点：鉴主13楼通信工程综合实验室、鉴主15楼通信工程实验室（1）

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

摘要................................................................................................................. I Abstract ........................................................................................................ II 1 绪论.. (3)

2设计任务及要求 (4)

2.1设计任务及要求 (4)

2.2设计思想 (4)

3 选定方案的论证及整体电路的工作原理 (5)

3.1 设计方案选择 (5)

3.1.1可行方案 (5)

3.1.2 方案讨论和选择 (6)

3.2.1选定半导体制冷器的论证 (7)

3.2.2选定继电器的论证 (7)

3.2.3选定运算放大器的论证 (8)

3.3 整体电路的工作原理 (9)

4单元电路的设计计算、元器件选择及电路图 (10)

4.1 差分放大电路 (10)

4.1.1实验设计中的差分比例放大电路 (12)

4.2同相滞回比较器 (14)

4.2.1实验设计中的滞回比较器 (15)

4.3控制单元 (18)

5 整体电路图、元件及器件明细 (19)

5.1 整体电路图 (19)

5.2 实物图 (20)

5.3元件及器件明细 (21)

6 设计小结 (22)

6.1 成果的评价 (22)

6.2 本设计的特点 (22)

6.3 存在的问题和改进的意义 (22)

参考文献 (23)

摘要

控制系统一般由温度测量部分和温度控制部分组成。温度测量部分主要用来接收当前系统中的温度，然后发送到控制部分；温度控制系统主要是用来控制外部降温系统的，它接受来自温度测量部分的信号，然后与所要控制的温度信号进行比较，从而决定是否降温。本设计同样采用这两大部分，通过对当前与控制温度的对比决定是否进行加热，从而达到控制温度的目的。

关键词：温度；测量；控制。

Abstract

General system for temperature is made of the part of measuring temperature and the part of controling temperature. The part of measuring is to receive the signal of current temperature. And then ,it will transfor this signal to the part of controling,which is to contorl if it should be heated up or cooled. The part of controling compare it to the controled temperature after receiving the signal from the forward. Then ,it is going to determine is the system need to be heated up or cooled. This design for water temperature is also made of these parts.This system control the temperature of water by comparing temperature to temperature to control to decide if to heat up.So that we can get the destination of controling temperature.

Key words: temperature ; measure ;control

1 绪论

冬暖夏凉是人们对温度的第一感觉，而如果要对温度进行精确的测量，则要进行利用仪器进行测量，这就要用到温度测量和控制系统。温度控制系统在工业生产，生活娱乐，仪器运行等很多方面都有着广泛的应用。

而现今很多的温度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。这些缺点使得温度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温度控制系统，希望通过设计这样一个简单而价格便宜的温度控制系统达到抛砖引玉的目的。当然，现今应该是存在比我的系统更加完美的设计，如果可能，仅希望提供另外一种设计思路，也许会有某些火花的碰撞。

2 设计的技术指标及要求

2.1设计任务及要求

2.1.1设计任务

根据技术要求和所给条件，完成对温度控制系统的设计，装配与调试。

2.1.2 设计要求

一、设计任务

利用温度传感器件、集成运算放大器和Tec(Thermoelectric Cooler，即半导体致冷器)等设计一个温度控制器。

二、要求

（1）控制密闭容器空气温度

（2）容器容积>5cm*5cm*5cm

（3）测温和控温围：0℃~室温

（4）控温精度±1℃

三、发挥部分

（1）测温和控温围：0℃~（室温+10℃）

2.2设计思想

本次设计使用温度传感器收集当前密室的温度，然后经过各部分电路处理，与所要控制的电路进行比较。电路根据比较的结果决定是否对密室空气进行降

温，如果需要制冷会自动开启半导体制冷片。当温度低于所控制的温度后，控制部分要断开制冷电路。在不制冷的情况下，密室会自动升温，当温度上升到控制温度以下的时候电路就会依照以前的步骤重新来一遍，然后对密室进行降温，然后循环往复执行这样一个周期性的动作，从而达到把温度控制在一定围的目的。

3 选定方案的论证及整体电路的工作原理

3.1设计方案选择

3.1.1可行方案：

方案一：

通过集成运放构成的比例器，把温度传感器获得的信号放大，再将信号传输给功放，带动半导体制冷片工作，从而实现对温度的控制。功放采用乙类双电源互补对称功率放大电路。测温部分通过测温度传感器输出端与基准端的电压，在转化为相应的温度值。其中，基准端的电压有事先调试好。

方案二：

利用集成运放在非线性工作区（即饱和区）的输出端电压为正负电源电压的特性，构造温度比较器，将温度信号离散成为高电平和低电平，高电平时制冷，低电平时加热，从而实现对温度的控制。其中功放采用乙类双电源互补对称功率放大电路。测温部分方案同方案一。