溫控電路的設計與調試

溫控電路的設計與調試
一. 實驗目的：
１. 學習用各種單元電組成溫控電路的方法。
２. 掌握溫控電路的安裝與調試。
二. 實驗要求：
用集成運放設計一個溫控電路，溫度控制0~100 度可調，溫控精度 ± 3℃
三. 設計提示：
溫度控制電路的總體設計方案如圖12-1 所示，傳感器的作用是溫度的變化轉化為電量，
以改變測溫電橋的輸出電壓，測溫電橋的輸出電壓經(jīng)差動放大器放大加到電壓比較器，控制
電壓比較器的輸出，再由電壓比較器輸出的高低電平控制執(zhí)行電路加熱或停止加熱。
溫度傳感器----測溫電橋-----差動放大器-----電壓比較器----電壓比較器----執(zhí)行電路
１. 溫度傳感器
對溫度敏感的元件稱為溫度傳感器，溫度傳感器種類較多，有金屬材料（鉑.銅.鎳電阻）
制成的熱電阻，有用半導體材料制作餓熱敏電阻以及熱電偶等等。熱敏電阻的溫度系數(shù)很大，
靈敏度很高，能檢測出 溫度的變化，故本實驗采用熱敏電阻。
熱敏電阻有負溫度系數(shù)的熱敏電阻（溫度升高，阻值減?。㎞TC和正溫度系數(shù)的熱敏電
阻PTC，NTC和PTC的特性曲線如圖12-2 所示，由圖可以看出NTC和PTC 都為指數(shù)曲線，NTC

晶體管的PN 結是有半導體材料制成的，所以也可作為感溫元件，如3DG6 的發(fā)射結餓正
向壓降，在電流恒定為140MA 時，其發(fā)射結壓降與溫度的關系曲線如圖12-3 所示，由圖可
以看出，在0—100‘C 范圍內，發(fā)射結正向壓降與溫度呈線性關系，溫度每升高1℃，PN 結
正向壓降變化-2mv/℃。

在測溫.控溫過程中，當溫度變化時，RT 的阻值隨之變化，引起電橋輸出電壓的變化。Rw1是溫度設定電位器，調節(jié)Rw1的阻值可以改變控溫點。

２ 差動放大器

4、電壓比較器與控制電路
電壓比較器采用如圖12—6 所示的滯回比較器，滯回比較器的閥值電壓為：

圖12-5 三運放差動放大器

圖12-6 比較器與控制電路
改變滯回比較器的參考電壓UR 可以改變控溫范圍，而控制精度則由比較器的滯環(huán)帶寬
UTH1—UH2決定。由設計要求的溫控精度可以計算出UTH1和UTH2，再根據(jù)電路給定的U2，UR、
U12、U13中的任何兩個量，由12—4、12—5 式計算出其它兩個值。
一般加熱器由開關電路控制的繼電器或可控硅控制，這里用T1、T2 組成的復合管控制，
加熱器由100/2W 電阻模擬，實驗中將100Ω/2W 電阻靠近熱敏電阻RT，發(fā)光管D 用于加熱
顯示。
四、參考電路：
將設計提示中的單元電路組合在一志便于工作構成圖12—7 所示的溫控電路。

圖12-7 溫度控制電路

溫控電路的控制過程是：電路剛接通時│UA-UB│小，VC和導通，15V電源對100Ω/2W加熱，使加熱器溫度升高，Rr隨溫度的升高，阻值逐漸減小，UA-UB
逐漸增大，UC隨之增大，當UC=UTH1時，E點又由高電平跳變到低電平-Uz，T1、T2截止，加熱器
停止加熱，溫度降低，RT的阻值增大使│UA-UB│減小，當減小到UC=UTH2時，E點又由低電平翻
轉到高電平，再次加熱，如止循環(huán)，使溫度恒定。
要求：根據(jù)電路中給定元件參數(shù)和電壓，計算電路的其它參數(shù)。
五、溫控電路的安裝與調試
1.首先在實驗板上連接所設計的溫控電路，調試成功后再焊到印刷板上。
2.將圖12—7 中的B點接地，由A點輸入-30MV的直流電壓，測UC，計算三運入差動放大鏡
器的放大倍數(shù)。
3.B點接地，由A點輸入-0.5——+0.5 連續(xù)可調的直流電壓，用示波器觀察比較器輸出端E點
的跳變，用數(shù)字表測量并記錄E點發(fā)生正負跳變時的輸入電壓UC，畫出滯迥特性曲線。
4.控制溫度的標定：
設溫度控范圍為TL—TH，標定溫控范圍時將RT置于恒溫槽中，并與標準溫度計的水銀體靠

如何改變電路參數(shù)？
2.當RW1 阻值增大時，將導致整定溫度升高還是降低？為什么？