温控直流电机电路设计与制作

摘 要：本文制电路与直流电机驱动电路组成了温控直流电机电路，根据芯片LM324功能对电路控制原理进行了具体分析.详细地给出了电路元件参数选用及电路的设计方法。

关键词：直流电机；热敏电阻；三极管；芯片

一、温控直流电机的发展及运用

直流电机作为最常见的一种电机，具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点，因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。本文设计了直流电机控制系统的整体方案，阐述了该系统的基本结构、工作原理、运行特性及其设计方法。重要的作用。

二、温控直流电机的设计要求与元器件的选择

（一）论文的内容、要求与元器件的选择

1 用热敏电阻测量室内温度，在正常室温下，电机不转动，温度指示灯绿灯亮。

2 当检测的温度高于室温5℃时，电机正转，同时温度指示灯红灯亮。

3 当检测的温度低于室温5℃时，电机反转，同时温度指示灯绿灯亮。

4 当温度高于室温50℃时，黄灯亮报警。

三、课题的研究思路和方法、工作方案

本电路可分为两大部分。一部分为温度控制电路，另一部分为直流电机驱动电路。温度控制部分是由集成运放LM324构成的三路 比较电路，分别对应低于室温5℃，高于室温5℃以及高于室温50℃。由于电机需要双向转动，因此其驱动电路可采用双向桥式控制电路。

四、控直流电机电路组成及设计

比较电路模块

由测量可知，热敏电阻Rt在室温下电阻约为750Ω（中午时在寝室用万用表测得），用电烙铁靠近时电阻可降到500Ω一下，用浸湿的棉絮擦拭热敏电阻时，其阻值可升至820Ω以上。根据以上数据可基本确定比较电路中分压电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7的阻值。用12V直流电源供电，设R1=R2=R4=R6=2KΩ，低温比较电阻R3=820Ω，高温比较电阻R5=680Ω，高温报警比较电阻R7=510Ω。由于实验室没有820Ω的电阻，故将低温比较电路的两个分压电阻按比例增加，最后取R2=24KΩ，R3=10KΩ。

直流电机驱动模块

R8=R9=1KΩ，R10=R11=100Ω。

还有，在这个电路中，运用了集成运放LM324。这个芯片具有LM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装。，内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，LM324工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1.5V～±15V工作。它的输入电压可低到地电位，而输出电压范围为O～Vcc。

五、总原理图及电路原理

电路原理

常温下，3个比较器输出都为低电平，此时直流电机不转动，发光二极管L2，L3截至不发光。而发光二极管L1两端有电位差，故L1导通，常温指示灯点亮，无警报。

当温度降低时，低温比较器输出端（即LM324的1脚）为高电平，高温比较器输出端（即LM324的7脚）为低电平，警报比较器输出端（即LM324的8脚）为低电平。此时电机反转，发光二极管L1，L3均截至，而L2导通发光，无警报，低温指示灯点亮。

当温度升高时，低温比较器输出端为低电平，高温比较器输出端为高电平，警报比较器输出端为低电平。此时电机正转，发光二极管L1，L2均截至，而L3导通发光，无警报，高温指示灯点亮。

六、仿真分析

运用multisim7.0软件仿真时，我发现：当Rt=R3=820Ω时，就是在常温下，接通电源，按道理，最上面的三极管输出电压应为低电平即电压零，这样，下面的三极管输出电压也为零，通过反向电压变为高电平，电路导通，温度指示灯绿灯亮，电机不转，可是经过仿真时用电压表测量发现最上面的电位与实际事实相反，有电压出现；还有，当Rt取高于820Ω，此时，最上面的那个三极管有高电平输出与有红色发光二极管形成一条回路，所以，红灯亮，电机正转；当Rt取低于820Ω时，相反，最上面输出的电位为低电平，下面的三极管为高电位，与黄色的发光二极管形成一条回路，所以黄色灯亮，电机反转。在仿真时我还发现，电机那里的电压很小，需要调R8、R9 、R10、R11的电阻。在常温下，用湿棉絮擦拭热敏电阻一段时间后，绿灯亮了，电机反转。用电烙铁靠近热敏电阻，路灯立即熄灭，电机停止转动。过一会儿，红灯开始点亮，电机正转。之后，电烙铁继续升温，直至黄灯点亮。整个调试过程结束。

七、PCB设计

由于起初审题不够仔细，忽视了常温指示灯，知道PCB板制作完成之后才发现。故实际制作的电路中并无常温指示灯。

八、实物制作过程

1、电子元器件测试

（1）三极管管脚测试。

三极管大都是塑料封装或金属封装，常见三极管的外观，有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN型三极管，而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头所指的方向是电流的方向。电子制作中常用的三极管有90××系列，包括低频小功率硅管9013（NPN）、9012（PNP），低噪声管9014（NPN），高频小功率管9018（NPN）等。它们的型号一般都标在塑壳上，而样子都一样，都是TO-92标准封装。

（2）电路组装

（3）使用主要仪器

电烙铁，电烙铁应选用针形电烙铁，选用这种电烙铁可以有利于焊PCB版；万用表， 稳压电源，直流电机，打印机，转印机等。

（3）故障诊断及分析

1.指示灯亮而电机不转：电机驱动电路中的R8、R9、R10、R11过大，致使电机的驱动电压不足。

2.电路时而能正常工作，时而不能正常工作：检测各焊点。

参考文献

[1]《模拟电子技术基础》 胡宴如 耿苏燕编 高等教育出版社.

[2]《电子技术基础实验》 电子基础教学实验中心编 四川大学出版社.

[3]《电子报》2014年合订本 电子科技大学出版社.