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来避免跳闸现象。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所有电路提供直流电源。

  我设计一个简易水温控制电路。该电力能够将水温控制在一个合适的范围内，同时能通过手动实现对水温范围的改变。

  （1）要求电路可以通过两根电阻丝实现对水温的控制。假定水温范围是t1tt2，t为实际温度。当tt1时，两根电阻丝都通电加热；当t1tt2时，仅一根电阻丝通电加热；当tt2时，两根电阻丝都不通电。

  1.水温监测电路和水温范围测量电路如图2所示，水温监测电路由可变电阻R9和电阻型温度传感器（RMF51-583）构成。电阻型温度传感器是最典型也是最简单的一种温度传感器，它的工作原理是通过阻抗的变化来表示温度的变化，同时将温度信号转化为电信号Vs，即Vs代表了实际的水温t。本电路采取电阻型温度传感器型号为RMF51-583,是一种正系数的电阻型温度传感器，即传感器的阻抗随温度的增加而增加。可变电阻 的作用是通过调节可变电阻的阻值，就能调节可变电阻的阻值，就能调节Vs的范围，也就以调节水温控制的范围。水温范围测量电路即如图2所示，它由两部分构成：第一部分是由电阻R1、R2和稳压管D1、D2构成的参考电压产生电路；第二部分是由迟滞比较器构成的水温范围测量电路。

  Βιβλιοθήκη Baidu水温测量范围电路的功能有两个：第一是确定实际水温和水温控制范围的大小关系；第二是防止出现跳闸现象。

  首先VREF1和VREF2分别接入两个运算放大器的同相输入端，而Vs则同时输入到这两个运算放大器的反相输入端。这样当VSVP2时，V1和V2输出都为高电平；当VP2VsVP1时，V1输出为高电平，V2输出为低电平；当VS VP1时，V1和V2输出都为低电平（ 表示运算放大器的同相输入端）。由于Vs、VREF1和VREF2分别代表t、t2、t1，实际水温和水温控制范围的大小关系就确定了。

  在水温监测电路和水温范围测量电路中，使用了一个四运放集成电路LM324，将它作为一个电压比较器，输出高电平和低电平的电信号。

  LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图（A）所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“”、“-”为两个信号输入端,“V”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-（-）为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi（）为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的 引脚排列如图（B）所示。

  （2）要求电路在t1、t2温度点不能出现跳闸现象，即电阻丝不能进行短时间内反复在通电和不通电之间转换。

  （3）要求电路能够显示出电阻丝的通电与否。要求电路能够手动调节水温控制的范围。

  简易水温控制电路的总体框图如图1所示。它是由水温监测电路、水温范围测量电路、电阻丝开关电路、显示电路和电源电路5部分构成的。

  由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低等优点,因此被大范围的应用在各种电路中。

  LM324应用作比较器：当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大(其实就是很大,如LM324运放开环放大倍数为100dB，既10万倍)。此时运放便形成一个电压比较器，其输出如不是高电平（V），就是低电平（V-或接地）。当正输入端电压高于负输入端电压时，运放输出低电平。与各类传感器配合使用，稍加变通，便可用在所有物理量的双限检测、短路、断路报警等。

  其次，本电路通过迟滞比较器代替单门限比较器来防止跳闸现象的出现。迟滞比较器u1的特性表达式为

  由式（1.1）和式（1.2）能够获得回差范围为1.1V,即V1从高电平转化为低电平和从低电平转化为高电平的分界点电压值有了1.1V的差别，从而能够防止跳闸现象的出现。同理，迟滞比较器 的特性表达式为

  如图3 所示，电阻丝开关电路是由三极管电路和继电器电路构成的。电路的输入即为图2 电路中的输出，即当ttp2时，v1和v2都输出高电平；当t1tt2时，v1输出为高电平，v2输出为低电平；当tt2时，输出都为低电平。

  参考电源产生的功能是产生两个稳定的电压，这两个电压代表水温范围的上限值T1和下限值T2.由于参考电源产生电路输出端接入比较器的输入，为避免出现输出电流导致参考电源不稳定的情况，电路采取电阻和稳压管相结合的方式构成。其中稳压管的稳定电压均为8V，因此得到输出VREF1=8V，VREF2=4V。