水温控制系统报告 - 图文

课程设计报告

图3-8 继电器T73描述

实验初期，笔者选择了两种继电器进行试验，一种是5V～220V，一种是12V～220V继电器。后来在考虑发光二极管的压降时，选择了12V继电器。

可以看到，无论哪种继电器，吸起电压都是最大电压的75%。也就是说12V继电器需要9V就可以吸起，而5V的需要3.75V才吸起。如果电路中接入了一个发光二极管，便引入了1.6V的压降，那么5V继电器是不会工作的。

由于继电器本身是电感的模型，所以同时确定它两端的电压和电流有些困难，所以可以直接假设它两端的电压，然后计算电路其他部分的参数。

3.4.3 电路保护

加热棒使用的是220V交流电，需要特别注意电路的保护，以保障实验人员的人身安全与电路本身的用电安全。在实验板正面要有提示，背面220V电路部分要有绝缘保护。

保险丝：保险丝的选择与电路的工作电流有关，与电压值无关。一般限流值选取为电路工作电流的2倍，电机类负载为工作电流的3倍，总之略高于电路工作电流。由于

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课程设计报告 加热棒是220V200W的，电流约为1A，所以这次选的是2.5A的保险丝。

导线：导线的最大耐流值与它的横截面积有关，与导线材料有关。按照网上的资料，1平方毫米的导线耐流值约为3～5A。所以选用0.3的单股线没有问题。

加热控制机构如图3-9。

3.4.4 加热控制电路

由于继电器T73（12V）的正常工作电流值为37.5mA，而单片机的IO口输出驱动电流一般较小（AVR单片机IO口输出驱动电流小于20mA），所以需要加入前级放大电路，以提高输出电流，使继电器能够正常工作。加热控制电路如图3-10。

+121-COM-220VIN4148DIODEJQC-3F(T73)12VRELAY-SPDT2-OPEN3-OFF-NCR751RD1LEDS8050NPNPA4R86.2KR96.8K

图3-10 加热控制电路

前级放大选择的是三极管S8050D，并使之工作在饱和区。电阻R8和R9共同设置输入电流Ib，发光二极管D1作为加热指示灯，电阻R7作为保护电阻，反向二极管IN4148使得继电器线圈失电时能够迅速泻放电感内的电流，对三极管起保护作用。

三极管S8050D的放大区特性曲线如图3-11，三极管S8050D的饱和区特性曲线如图

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课程设计报告 3-12和图3-13。

图3-11 S8050D放大区特性曲线

图3-12 S8050D饱和区特性曲线

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图3-13 S8050D饱和区特性曲线（左）

由三极管工作在饱和状态和S8050D参数可知，VCE?0.15V。发光二极管导通电压1.6V，有ICE(R7?RJQC?R)?12?0.15?1.61?0.25LEDV。并可以假设继电器两端电压不低

于9V。故有最大值ICE?VR7/R7?(12?9?0.15?1.6)/51?24mA 。可以算得此时继电器等效电阻约为300?，LED等效电阻约为65?。

基极端有IBE?(5?0.7)0.7(VCC?VBE)VBE??0.59?A。，且VBE?0.7V，故IBE? ?6.2K6.8KR8R9又由S8050D（25○C）在放大区??200，可知?IBE?118mA?ICE，集电极实际电流小于最大允许集电极电流，因此三极管工作在饱和区。

三极管在饱和区其管压降VCE较小，且RCE仅为几欧，可以忽略不计。

3.5整体电路设计

整体电路原理图如图3-14。

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