简易纯净水加热控制电路
1概述
1.1设计要求
1.要求电路能够检测纯净水的温度T。
2.要求电路能够通过两根电阻丝实现对加热的控制，具体情况如下： ● T＜50℃ 两根电阻丝都工作，电路处在加热状态； ● 50℃＜T＜100℃ 只有一根电阻丝工作，电路处在保温状态； ● T＞100℃ 两根电阻丝都不工作，电路完成加热。
3.要求电路设置一个按键，此按键能够起到快速加热的作用。即此按键按下后，当 50℃＜T＜100℃时，两根电阻丝都工作。 4.要求电路能够显示加热的各种状态
1.2设计思路
本方案的主要目的是制作一个简易的纯净水加热控制器。该电路主要由电源电路、水温监测和水温范围测量电路以及电阻丝开关和显示电路三部分构成。
电源电路直接从电网供电，通过变压器、整流电路、滤波电路稳压电路将电网中的220V交流电转换成+12V的直流电压。电路中变压器采用常规的铁心变压器，型号为YJH-BYQ571435。电源变压器将交流电网电压220V变为简易纯净水加热控制电路合适的交流电压12V。整流电路采用二极管桥式整流电路，整流电路四个二极管型号为1N400，整流电流变为脉动的直流电压12V。C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路LM7812来实现。稳压电路清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压12V的稳定。控制电路由温度传感器AD590测得的水温并将温度转化为电压信号，传输给电压比较器LM339进行比较，比较器一端提供一个参考电压，与转化来的电压比较，然后将比较结果给控制系统，也就是继电器，通过继电器的闭合来控制电热丝的加热，有二极管来显示加热状态。
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简易纯净水加热控制电路
2.简易纯净水加热控制电路的原理
2.1 简易纯净水加热控制系统框图
水温监测电路 比较电路 工作状态电路 水温控制系统 图2.1 简易纯净水加热控制电路的总体框图
水温监测电路的功能是利用温度传感器的特性监测水温的变化，同时将温度信号转化为电信号。水温范围测量电路的功能是利用比较器的原理实现水温范围的确定，同时利用迟滞比较器的迟滞特性避免跳闸现象。电阻丝开关电路的功能是完成控制电路和加热电路的强、弱电转换。显示电路的功能是利用发光二极管将电阻丝通电与否显示出来。电源电路的功能是为上述电路提供直流电源。
该电路能够检测出纯净水的温度T，并且能够在不同的温度下通过两根电阻丝实现对加热的控制。当T<50℃时，两根电阻丝都加热，电路处在加热状态，
50℃ 2.2电源电路 电源电路如图2.2直接从电网供电，通过变压器、整流电路、滤波电路稳压电路将电网中的220V交流电转换成+12V的直流电压。电路中变压器采用常规的铁心变压器，型号为YJH-BYQ571435。电源变压器将交流电网电压220V变为简易纯净水加热控制电路合适的交流电压12V。整流电路采用二极管桥式整流电路，整流电路四个二极管型号为1N400，整流电流变为脉动的直流电压12V。C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路LM7812来实现。稳压电路清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压12V的稳定。 2 简易纯净水加热控制电路 图2.2 电源电路 2.3水温监测电路主要部件—温度传感器 本实验电路所选温度传感器为AD590型温度传感器。这种温度传感器是美国ANALO DEV ICES公司的单片集成两端感温电流源。 其主要特点如下： （1）流过器件的电流（μA）等于器件所处环境的热力学温度数（开尔文）； （2）AD590的测温范围为-55℃～150℃，每增加1℃，它会增加1μA输出电流； （3）AD590的电源电压范围为4～30v，可以承受正向44v电压和20v反向电压，因而器件即使反接也不会被损坏； （4）输出电阻为710mΩ； （5）精度高，AD590在-55～+150范围内，飞线性误差仅0.3℃ （a） (b) 图2.3传感器工作原理图 AD590的输出电流值说明如下： 其输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流Iout=（273+25）=298μA。 AD590实际应用电路(如图2.3.b)分析： 3 简易纯净水加热控制电路 1、AD590的输出电流I=（273+T）μA（T为摄氏温度），因此测量的电压V为（273+T）μA×10K=（2.73+T/100）V。为了将电压测量出来又务须使输出电流I不分流出来，我们使用电压跟随器其输出电压V2等于输入电压V。 2、由于一般电源供应教多器件之后，电源是带杂波的，因此我们使用齐纳二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压，其输出电压V1需调整至2.73V 3、 接下来我们使用差动放大器其输出Vo为（100K/10K）×（V2-V1）=T/10，如果现在为摄氏28℃，输出电压为2.8V，输出电压接AD转换器，那么AD转换输出的数字量就和摄氏温度成线形比例关系。 2.4电阻丝开关及显示电路 电阻丝开关及显示电路如图2.4所示。 图2.4 电阻丝开关及显示电路 电阻丝开关电路时由三极管电路和继电器电路构成的。由于电阻丝的功能是加热，即电阻丝中通过的都是大电流，产生大功率，致使直流电源无法提供大电流和大功率，因此电阻丝需要交流供电，这样一来，电路中的开关必须采用继电器电路。而一般运算放大器的输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。由三极管电路构成的电流放大电路是一种比较典型的和简单的电路。三极管接为共集电极电路，当输入电压为高电平时，三机管导通饱和，可以将输入电流放大β倍；当输入电压为低电平时，三极管截止，无电流通过。继电器连接三极管的发射极，当有电流驱动时，开关吸合，对应的电阻丝通电；当无电流启动时，开关断开，对应的电阻丝不通电，同时在继电器两端并联入二极管进行保护。 显示电路由发光二极管构成。通过发光二极管亮灭来表示电阻丝是否通电，同时由于继电器的驱动电流过大，需要加入限流电阻。 4
