湿度控制器要点.pdf
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1、中北大学信息商务学院 课 程 设 计 说 明 书 专业:电子信息工程 题目:电子综合应用实践: 湿度控制器的设计 指导教师:张敏娟韩建宁职称 :讲师副教授 2015年 1 月 4 日 中北大学信息商务学院 课程设计任务书 14/15 学年第一学期 专业:电子信息工程 课程设计题目:电子综合应用实践: 湿度控制器的设计 起迄 日期:2015年 1 月 5 日2015年 1 月 20 日 课程设计地点:教学楼 指导 教师:张敏娟 系主任:李雪冬 目 录 一、 设计目的及意义 , 1 二、设计内容 , 1 1、总体设计方案简介 , 1 2、单元电路设计, 2 3、总电路图, 8 4、软件设计仿真 ,
2、 9 5、仿真结果, 10 三、结果分析, 11 四、设计总结, 12 五、设计心得, 12 参考文献, 14 一、设计目的及意义 设计一个湿度控制器,使得环境湿度控制在一定的范围 内,通过这个系统的设计使得学生将所掌握的电子技术理论 知识与实际相结合,提高学生的动手设计能力和科研创新能 力,更好的培养学生的学习兴趣。 1、设计一个湿度控制器,准确地理解有关要求,独立完 成系统设计,要求所设计的电路具有以下功能。 (1) 能在室内空气湿度低于50% 时, 使加湿器自动工作。 (2)当室内空气湿度达到设定湿度时使加湿器自动断 电,从而将室内空气湿度控制在一个合适的范围内。 2、给出设计方案,画出
3、设计电路的电路图、写明电路工 作原理、有源元件给出芯片介绍。 二、设计内容 1、总体设计方案简介 电路以湿度检测电路为核心,按功能可划为:传感器、电 源电路、湿度检测/ 指示电路和湿度控制电路、加湿器、常 开开关 5 个部分,如图 1.1 示。 电源 供电 湿 度 检测 湿 度 控制 传感器 常开 开关 2、单元电路设计 (一)电源电路 一般直流稳压电源都使用220 伏市电作为电源,经过变 压、整流、滤波后输送给稳压电路进行稳压,最终成为稳定 的直流电源。这个过程中的变压、整流、滤波等电路可以看 作直流稳压电源的基础电路工作。 (1) 变压电路 通常直流稳压电源使用电源变压器来改变输入到后级
4、电路的电压。 电源变压器由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。 初级绕组用来输入电源交流电压,次级绕组输出所需要的交 流电压。通俗的说, 电源变压器是一种电磁电转换器件。 即初级的交流电转化成铁芯的闭合交变磁场磁场的磁力 线切割次级线圈产生交变电动势。次级接上负载时,电路闭 合,次级电路有交变电流通过。本电源电路由绕组W1 、W2 进 行电压转变。 (2)整流电路 经过变压器变压后的仍然是交流电,需要转换为直流电 才能提供给后级电路,这个转换电路就是整流电路。在直流 稳压电源中利用二极管的单项导电特性将方向变化的交流 电整流为直流电。电路采用桥式整流电路经过 UR 整流。 (3)滤波电路 交流电经过
5、整流后得到的是脉动直流,这样的直流电源 由于所含交流纹波很大,不能直接用作电子电路的电源。滤 波电路可以大大降低这种交流纹波成份,让整流后的电压波 形变得比较平滑。电路采用电容滤波,利用电容的充放电原 理达到滤波的作用。 (二)继电器(常开开关) 继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回 路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制 电路中它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种 “自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换 电路等作用。 (1)4098 型继电器的工作原理和构造 当继电器线圈通电后, 线圈中的铁芯产生强大的电磁力, 吸动衔铁带动簧片, 使触点 1
6、、2 断开 ,1 、3 接通。当线圈断 电后 , 弹簧使簧片复位使触点 1、2接通 ,1 、3 断开。我们 只要把需要控制的电路接在触点1、2 间(1 、2 称为常闭触 点) 或触点 1、3 间( 称为常开触点 ), 就可以利用继电器达到 某种控制的目的。 (2)4098 型继电器线圈的工作电压有3 伏、6 伏、 9伏、 12 伏 等多种规格。 吸合时线圈中通过的电流约为50 毫安左右 , 触 点间允许通过的电流可达1 安培 (250 伏) 。 (三)湿度检测/ 指示电路 工作原理湿度指示电路由湿度检测放大器和LED 指 示电路组成。 湿度检测放大器由湿敏传感器RS 、电阻器 R1、R2、电位
7、 器RP 和运算放大器集成电路IC 组成。其中 RS 与R1、R2 和 RP 组成应变电桥电路。LED 指示电路由电阻器R2到R5、发 光二极管 LED1 、LED2 和晶体管 VT1、VT2 组成。 接通电源开关 S 后整机通电工作。 在湿度正常时RS 的阻值较大, IC 因反相输入端电位高于正相输入端电位而 输出低电平, VT1 截止,红色发光二极管LED1 不发光, VT2 导通,绿色发光二极管LED2 发光,指示湿度正常。 若湿度增大, RS 的阻值变小, 湿度超过设定值时, IC 因 正相输入端电位高于反相输入端电位而输出高电平,VT1 导 通, LED1 发光,指示棚内湿度过大,时
8、VT2 截止, ED2 熄 灭。 (四) LM781212 芯片介绍 LM781212 系列三端固定正电压稳压集成电路只有三 个引脚:输入端 Vi 、地端 GND 和电源输出端 Vo,以通常简称 之为三端稳压集成块。LM7812 的输出电压值约为12V,入电 流1.5A, 芯片自带一散热片,用时应用螺钉将其固定在铝质 散热器上,利散热。三端集成稳压电路的最小输入、输出电 压差约为 2V,则不能输出稳定的电压,般应使电压差保持在 4-5V,经 变压器变压,极管整流,容 器滤波后的电压应 比稳压值高一些。 (五) A74l 芯片介绍 741 型运算放大器具有广泛的模拟应用。宽范围的共模电压 和无阻
9、塞功能可用于电压跟随器。高增益和宽范围的工作电 压特点在积分器、加法器和一般反馈应用中能使电路具有优 良性能。此外它还具有如下特点:(1)无频率补偿要求。 (2)短路保护。(3)失调电压调零。(4)大的共模、差 模电压范围。(5)低功耗。 741 型运放双列直插封装的俯视图如图4 示。紧靠缺口下方 脚编号为 1,逆时针方向,脚编号依次为2,38。其中,脚 2 为运放反相输入端, 管脚 3 为同相输入端, 脚6 为输出端, 脚7 为正电源端,脚 4 为负电源端 ,管脚 8 为空端,脚 1 和 5 为调零端。通常,两个调零端接一几十千欧的电位器,滑 动端接负电源。调整电位器,使失调电压为零,41
10、型运算 放大器的典型性能参数如表示(=25, U=+15V ,U-15V)。 (六)元器件选择 R1 到R3 均选用 1W 金属膜电阻器, R4 到R9 选用1/4W 碳膜电阻器 或金属膜电阻器。 RS 选用MS01-B 型湿敏电阻器在环境湿度为 70% 时其阻值为 40k左右。 RP1 和RP2 均选用多圈电位器。 C1 选用耐压值为 25V 的铝电解电容器; C2到C4 均选用耐压值为 16V 的铝电 解电容器。 VD1 到VD5 均选用 IN4001 型硅整流二极管,VD6 选用IN4l48 型硅 开关二极管。 VS1 和VS2 均选用 1/2W 或1W 、 6.2V 的硅稳压二极管。例
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