自动温奶器电路设计

1、燕山大学课程设计报告电气工程学院课程设计说明书设计题目：自动温奶电路设计系 别：电气工程系年级专业：检测一班学 号:131203021001学生姓名：顾春阳指导教师：崔建新教师职称：讲 师电气工程学院课程设计任务书#燕山大学课程设计报告 课程名称:测控仪器电路设计基层教学单位：仪器科学与工程系指导教师： 崔建新学号131203021001学生姓名顾春阳（专业）班级检测一班设计题目自动温奶器电路设计设 计 技 术 参 数保持恒温40度设 计 要 求1传感器的选择2测量电路3放大电路4电源电路设计参 考 资 料1、传感器原理2、测控电路3、新编传感器设计手册，赵宝贵主编。中国的出版社2002年周次第前半周第后半周应 完 成 内 容周一周一收集资料及方案论证周三参数、仪器选择周四系统布局设计周五绘图撰写设计说明书指导教师签字崔建新基层教学单位主任签字说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份#燕山大学课程设计报告摘要随着科学技术的发展，人们的生活节奏加快，人们对婴幼儿的养 育时间减短，同时对婴幼儿养育的要求不断变高，需求变得越来越多 种多样。研究一种婴儿全自动热奶器，只要将奶瓶

2、放入热奶器内，热 奶器就会自动加热，并且使奶瓶保持在恒温状态，从而省去了要热奶 的麻烦，给父母亲提供了很大的便利。该简易自动温奶器还能同时用 于对饮料、饭菜等的保温，对日常生活也有很大的帮助。通过利用 NE555振荡器对电路进行延时，控制使之保持温度；热敏电阻器对温 度进行监测，保证装置维持恒温；电源电路对电源稳定有作用。关键词：NE555振荡器加热 温控#目录摘要 1第一章绪论31.1设计背景 3第二章设计方案 42.1 自动温奶器功能42.2 产品装置的意义42.3 自动温奶器工作原理 42.4 元器件选择和制作 62.5 温奶器装置框图 72.6 单元电路图 72.7 整体电路图12第三章结论13第四章参考文献14第五章心得体会15第一章引言随着时代的进步，生活节奏的加快与对待婴幼儿的养育问题同时 更加重视的问题之间的矛盾，促使我来研究婴幼儿牛奶加热问题。由 于婴儿的消化系统的脆弱，使得婴儿有了少吃多餐的特性和对待食物 的温度有着严格的要求，婴儿奶粉冲泡要求是30 C -40 C ,而婴儿对食 物最易接受的温度是 28C,这就给很多上班族家庭带来了很多的麻 烦。为了给人民生活带来

3、最大的便利，而研制了一种给婴儿奶瓶自动 加热的婴儿奶瓶自动加热器，来迎合各种家庭和需要。1.1 设计背景现今在国内市场上的婴儿奶瓶自动加热器多为纯连续加热或者是 只是一次性加热报警的加热器，根据现在人们的需求，决定研制一种 即可一次性加热，又可连续加热的加热器。也就是在原有的连续加热 器上加上温控报警系统，又不改变可连续加热的功能。婴儿奶瓶自动加热器具有以下特性：1、科学性：该项目使用了组合式发明法，它把生活中的温控电路 与普通加热器有效地组合起来，它的设计合理，构思新颖，科学性强C2、创新性：婴儿奶瓶自动加热器是加热器和温控电路相结合改制 成的，它集于普通加热器和温控电路于一体，使普通加热器的原有功 能扩大，实用性增强，能够长时间的保持一定的温度。3、实用性：婴儿奶瓶自动加热器具有双重功能， 即可当普通加热 器使用，又可以长时间保温，它比普通加热器使用更方便、更实用、 更科学，它价格低廉，使用方便适用于各种类型的家庭。第二章设计方案2.1 自动温奶器功能自动温奶器可以对奶瓶进行加热，保温通过设定温度，温奶器自 动加热奶瓶使奶瓶达到设定的温度，保持奶瓶的恒温。使用方便简洁。使用普通电热

4、杯和本文介绍的自动温奶控制器，可对婴儿奶瓶进 行自动加热，他是年轻父母亲的得力助手。2.2 产品装置的意义自动温奶器是电子科学发展的产物，是对电路设计，系统组合和 优化的理解所设计出的电子电路，具有广泛的意义。我们在理解温奶 器工作原理的同时，根据设计要求和设计参数，分析各部分电路的作 用，整合电路就得到了整个系统。自动温奶器极大的方便了人们的日 常生活，也应为人们生活的需求，促进了电子科学的发展，从而有更 多的满足方便的电子产品问世。2.3 自动温奶器工作原理自动温奶控制器的线路如图所示，它由温度传感器，单稳态触发 器和电源电路等几大部分组成。温度控制装置由以下几部分组成，变压器将220V交流电变成低压 交流电，同时也起到绝缘隔离作用温度传感器固定在温度控制装置中， 给加热丝通上交流电，给加热体加热。D155 VIRTUALD2 T1N12D0C自动温奶器电路示意图单稳态触发器由NE555时基集成电路构成，热敏电阻RT用作温度 传感器。当电热杯内的水温较低时，热敏电阻器RT表现阻值较大，调 节电位器RP可是时基集成块触发端第2脚的的电平低于1/3电源电压 （指集成块A的供电电压VDD

5、,单稳电路出发翻转进入暂态，电路置 位，输出端第3脚输出高电平，继电器 K通电吸合，其常开接点 K-1 闭合，插在X里的电热杯通电加热。同时发光二极管 LED点亮发光， 指示温奶器处于加热工作状态。这时集成块内部放电管截止，第 7脚 被悬空，电源通过R2向电容C1充电，使阈值端第6脚电平不断升高， 约经t=1.1R2C1-30s时，6脚电平可上升到2/3电源电压，如这时水 温仍然较低即第2脚电平仍低于1/3电源电压，电路则保持位置状态 不变，电热杯继续加热；如此时水温已达到预定温度（如28C）,因RT水温度升高而下降，这时2脚电平已高于1/3电源电压，时基电路 即复位亦即单稳态触发器翻转进入稳定态，第3脚输出低电平，继电器K失电释放，接点K-1跳开，插座X停止对外送电，电热杯就停止 加热，同时加热器指示灯熄灭。此时，集成块内放电管导通，第 7脚 对地短接，所以C1储存的电荷就通过第7脚泄放可为下次加热做延迟 准备。此时如果长时间不取用奶瓶，杯内温度就会逐渐下降，当温度 降至40c以下时，由于RT阻值变大，集成块的第2脚电平又降至1/3 电源电压以下，时基电路再次置位，电热瓶又通电加热如

6、此反复燕山大学课程设计报告 循环，放在电热杯内加温的奶瓶就能保持恒温。调节电位器RP的阻值， 可以改变奶瓶恒温温度的高低。整机电源由变压器T降压，二极管VD2-VD5桥式整流和电容C2 滤波供给，由于奶瓶恒温不要求很高的精度，所以不必对电源进行稳 压。2.4 元器件选择与制作A可选用NE555时基集成电路。VD1用1N4148型硅开关二极管， VD2-VD5可用1N4001型硅整流二极管。LED用普通圆形红色发光二极RP最好采用WSWT机实芯微调可变电阻器，Rt为负温度系数热敏 电阻器。R1R2由碳膜电阻器，K为微小型中功率继电器。C1C2为电解 电容器。T为小型电源变压器。温度传感器探头需做适当的加工，如图示用塑料软解衔接好热敏电阻 Rt,连接点处要套上绝缘线管，然后 再用环氧树脂将整个热敏电阻器与焊接点统统密封起来，经过这样的 的处理后，热敏电阻器就不怕水的侵蚀了。全部元件安装好后就需要 对控制温度进行调整，调整时现将微调继电器RP至于阻值最小的位置，接好热敏电阻器连接导线，将热敏电阻器至于杯中，在杯内放置#燕山大学课程设计报告一支温度计，向杯内加入热水，眼睛注视温度计的温度变化，

7、当温度 达到40c时即停止加热。然后用小起子逐渐调大RP当调至某一位置 时，可听到继电器“哒” 一声吸和响声，同时发光二极管LED点亮发光，将Rp至于此位置不变。在向杯内加冷水，使温度低于40摄氏度， 约过30s后，又能听到继电器“哒” 一声的释放声，同时LED熄灭。如延时时间太长，远大于 30s,可以适当减小R2或C1的数值，反之 则加大。再向杯内加热水，使水温升高到40摄氏度，如能又听到继电 器响声，同时LED发光，表示RP的阻值已经调好，否则需要重调 RP 务必使之达到上述的要求。调好后可以用火漆封固RP,防止其阻值变 化。2.5 温奶器装置框图装置框图2.6 单元电路图A热敏电阻温度传感器原理如下：通过测温部分对水温进行测量的测量值与给定值在比较部分进行 比较，利用比较过后的输出值对加热部分进行控制，从而实现对水温 的控制。测温电路：一个1KQ的热敏电阻及控压电阻组成。水温改变热敏电阻的电阻值，从而改变R12电阻下端点电压.实现模拟信号向#燕山大学课程设计报告燕山大学课程设计报告 数字信号的转变.比较电路：主要由4个比较运算放大器、1KQ的可控电阻及控压 电阻组成。通过运放对测

8、温部分的输出电压和设置电压的比较所输出 的电平来控制报警电路和控制电路。 VCC与地间串联的电阻为温度设 置电阻。通过从中取得电压获得温度比较点。报警电路：由一个与门、红绿 LED和限流电阻组成。由比较部分 输出的电平在与门进行逻辑运算，从而实现报警灯的设计。U1为40c 温度比较，当水温低于40C,热敏电阻上端电压高于设置电压则输出 低电平，通过与门输出低电平后红灯发光。U3为70c温度比较，当水 温高于70C,热敏电阻上端电压低于设置电压则输出低电平， 通过与 门输出低电平后红灯发光。当水温高于 40C,低于70c则U1和U3 都输出高电平，通过与门输出高电平后绿灯发光。由此实现电路报警。控制电路：由晶闸管、加热器和限流电阻组成。由比较部分输出 的电平控制晶闸管的开断，从而实现对加热器工作状态的控制。同上， 对U2而言，当水温高于50C,热敏电阻上端电压低于设置电压，则 输出低电平，三极管D1断开，H2停止工作；当水温低于50C,热敏 电阻上端电压高于设置电压，则输出高电平，三极管 D1导通，H2开 始工作。同理，U4亦是如此。B单稳触发器broundTriyytrOutputRe

9、aetDiLharytThresholdl nnrrol Vv lid LjBfig. 2. 8-pin V packageNE555引脚图#VEEAlR1J240QC1 620nFxcR5T OUTEIgTUIAGNU555_ VIRTUAL单稳电路555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片 上的组合集成电路从NE555时基电路的内部结构电路图（图4-1-2）中 可看到，VT1-VT4、VT5 VT7组成上比较器 Al, VT7的基极电位接在 由三个5kQ电阻组成的分压器的上端，电压为 1/3VDQ VT9-VT13组 成下比较器A2, VT13的基极接分压器的下端，参考电位为 1/3VDQ 在电路设计时，要求组成分压器的三个5kQ电阻的阻值严格相等，以 便给出比较精确的两个参考电位 1/3VDD和1/3VDDVT14-VT17与一个 4.7k Q的正反馈电阻组合成一个双稳态触发电路。VT18-VT21组成一个推挽式功率输出级，能输出约 200mA的电流。VT8为复位放大级， VT6是一个能承受50mAW上电流的放电晶体三极管。双稳态触发电路 的工作状态由比较器 A1、A2的输出决定。NE555电路的工作过程如下：当2脚，即比较器A2的反相输入 端加进电位低于1/3VDD的触发信号时，则VT9 VTll导通，给双稳态

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