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。
AbstractGeneral 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 ;control1 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。
方案三：用差分比例放大器（减法器）对信号实行第一次放大，再用反相比运算电路实行第二次放大。
用正、负两个电源。
功放采用乙类双电源互补对称功率放大电路。
3.1.2方案的讨论与选择：方案一可行，可是存在着许多缺点，如反应慢，且温度相近时，灵敏度也降低了。
方案二可行，它将变化的温度信息转变为离散的高电平和低电平，通过功放的作用，从而实现对温度的控制。
但是半导体制冷片一直工作在较大功率条件下，耗能较多，且加热器和制冷器始终有其一在工作中，所以会造成资源浪费，电路也相对复杂。
方案三可以很好得实现对温度的控制和测量，虽然方案三使用的电子器件较多且繁杂，电路也较复杂，但是对于控制电路来说更加准确，迅速，因为不需要对电路进行加热，则这个电路是不错的。
综合考虑之后，采用方案三作为具体实现方案。
3.2 选定方案的论证3.2.1选定半导体制冷器的论证TECTec(ThermoelectricCooler)即半导体致冷器。
半导体致冷器是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。
所谓珀尔帖效应，是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现象。
重掺杂的N型和P型的碲化铋主要用作TEC的半导体材料，碲化铋元件采用电串联，并且是并行发热。
TEC包括一些P型和N型对（组），它们通过电极连在一起，并且夹在两个瓷电极之间；当有电流从TEC流过时，电流产生的热量会从TEC的一侧传到另一侧，在TEC上产生″热″侧和″冷″侧，这就是TEC的加热与致冷原理。
是致冷还是加热，以及致冷、加热的速率，由通过它的电流方向和大小来决定。
一对电偶产生的热电效应很小，故在实际中都将上百对热电偶串联在一起，所有的冷端集中在一边，热端集中在另一边，这样生产出用于实际的致冷器。
如果在应用中需要的制冷或加热量较大，可以使用多级半导体致冷器，对于常年运行的设备，增大致冷元件的对数，尽管增加了一些初成本，但可以获得较高的制冷系数。
TEC的用途非常广泛，最典型的应用是激光器的温控和PCR的温控。
众所周知，激光器对于温度是非常敏感的，因此对TEC的要求非常高。
有些甚至要求将TEC和激光器同时采用TO封装，这就要求TEC的体积非常小。
能满足此要求的公司也不多，德国的Micropelt公司是一个代表。
其采用最先进的薄膜技术，并使用MEMS（微电机系统）进行加工，从而得到体积非常小的TEC。
3.2.2选定继电器的论证继电器是低压控制高压的部分，它的开启电压以及稳定性相当重要。
因为选用的电源电压是12V的，所以继电器的开启电压应当适当低于12V当接近它，因此选用开启电压为9V的比较适合。
另外，由于加热部分的电流比较大，所以继电器的承受电流要大，一般1000W的加热装置电流为4.5A，选择4.5A×2=9A 以上的比较适合。
3.2.3选定运算放大器的论证本设计对放大器的要求只是有较好的虚短和虚断特性，作为比较器时输出可以接近电源电压。
因此通用型的运算放大器便可满足要求。
因此选用通用型的ua741.3.3整体电路工作原理B U 为基准电位，通过调节1W R 获得，A U 为测量电位，由热敏电阻t R 决定，由于热敏电阻为负的温度系数，当温度升高时，t R 阻值变小，A U 电位降低。
这样，集成运算放大器1A 的输入就减小了。
假设温度升高，t R 阻值变小，A 点对地电位瞬时为负，由于从运算放大器1A 的反相输入端输入，C 点瞬时为正，由于从运算放大器2A 的同相输入端输入，D 点瞬时为正，则三极管基极电流增加，集电极电流也增加，右图中KA 是继电器中一个磁线圈，则磁线圈中电流增加，使左右图中开关KA 闭合，则半导体制冷器开始制冷，则温度降低，由此实现对温度的控制。
4单元电路的设计计算、元器件选择及电路图 4.1差分放大电路差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，以放大差模信号抑制共模信号为显著特征，广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。