CN101738522B - 温度对比法检测交、直流电流的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温度对比法检测交、直流电流的控制电路，包括第一热敏电阻、第二热敏电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第二三极管、继电器、电容，是利用热敏电阻能够根据温度变化改变其电阻值的特点，将第二热敏电阻装于电路板上，第一热敏电阻则用引线引出至被检测的导线或其它导电体，使第二热敏电阻测工作环境温度，第一热敏电阻测导线或其它导电体周围的温度，当导线或其它导电体有电流流过即会产生热量，产生的热量引起第一热敏电阻阻值发生变化，触发检测电路工作，推动继电器工作，从而实现自动控制，具有电路结构简单、制作成本极低、可靠性高以及灵敏度高、且可调的优点。

Description

温度对比法检测交、直流电流的控制电路

技术领域

本发明涉及一种控制电路，特别是涉及一种利用温度对比法检测交、直流电流的控制电路。

背景技术

利用电流检测信号来实现对电路进行对应控制是现有控制电路所使用的一种常规控制手段，它是先检测出电流的变化，然后将这种变化转变为对应的控制信号去控制相应的执行机构动作，从而实现对电路进行控制。现有对电流的检测主要有如下三种方式：一是采用变压器原理互感器交流调制法，该方法是产生一个对称的交流电加在互感器的A绕组上；通过直流电流的互感器会使B绕组感应到的电压不对称，测量不对称量即可测得直流电流；该方法除了电路复杂、价格高、也是一种传统的控制电路。二是采用霍尔元件电流磁检测技术方法，该方法从理论上比前面所述方法可靠且成本低，但实际并非如此，除了体积小重量轻外并无其他优势可言。三是采用电阻取样法，该方法是在电流回路里串入电阻，使电阻的两端得到和电流成正比的直流电压，此方法在大电流测量时效果很差，因为串入的电阻在大电流时分到的电压太大，造成不必要的能量损耗，在小电流时分到的电压又太小，由于采用直流放大器，太小的信号造成后续放大器放大困难(仅几毫伏)放大后造成非线性误差很大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种温度对比法检测交、直流电流的控制电路，是通过比较两个性能完全一致的热敏电阻在不同环境下所产生的阻值变化，并将该变化值处理成对应的控制信号去驱动执行机构产生相应的动作，从而实现了利用温度对比检测交、直流电流来对电路进行控制，具有电路结构简单、制作成本极低、可靠性高以及灵敏度高、且可调的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种温度对比法检测交、直流电流的控制电路，包括：

一设在被测导线或导电体周围用来感应被测导线或导电体因通过电流而产生温度变化的第一热敏电阻；

一设在电路板上用来感应周围环境温度变化以提供比较信号且与所述第一热敏电阻的阻值相同、性能完全一致的第二热敏电阻；

其中至少一个的阻值为可调的第三电阻、第四电阻；

一用来放大电流信号的第一三极管，为NPN型三极管；

一用来驱动执行机构动作的第二三极管，为PNP型三极管；

一作为执行机构的继电器；

一用来保护第二三极管的电容；

第一热敏电阻的一端与电源正极端相连接，第一热敏电阻的另一端与第二热敏电阻的一端相连接，第二热敏电阻的另一端与电源负极相连接，第一热敏电阻与第二热敏电阻的连接端与第一三极管的基极相连接，第三电阻的一端与电源正极端相连接，第三电阻的另一端与第四电阻的一端相连接，第四电阻的另一端与电源负极相连接，第三电阻与第四电阻的连接端与第一三极管的发射极相连接，第一三极管的集电极与第二三极管的基极相连接，第二三极管的发射极与电源正极相连接，第二三极管的集电极通过相并联的电容、继电器与电源负极相连接。

所述的第三电阻为可调电阻阻值Rx，第四电阻为固定阻值Ry，则第三电阻阻值Rx与第四电阻阻值Ry满足下列公式：

Rx≥Ry

所述的第四电阻为可调电阻阻值Rm，第三电阻为固定阻值Rn，则第四电阻阻值Rm与第三电阻阻值Rn满足下列公式：

Rm≤Rn

所述的第一热敏电阻、第二热敏电阻还分别串接一阻值相同的第五电阻。

所述第五电阻的阻值为1KΩ。

所述的第一三极管的基极输入端还接一第六电阻。

所述第六电阻的阻值为1KΩ。

所述的第二三极管的基极输入端还接一第七电阻。

所述第七电阻的阻值为100KΩ。

本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，是利用温度对比法来检测导线或导电体通电电流大小，并实现控制。热敏电阻是一种能够根据温度变化改变其电阻值的电路元器件，当温度发生变化时，热敏电阻的阻值就会发生变化，本发明将阻值相同、性能完全一致的第一热敏电阻、第二热敏电阻连接在第一三极管的基极，将两个阻值也相同的第三电阻、第四电阻连接在第一三极管的发射极，由于第一热敏电阻和第二热敏电阻是两个性能完全一致的热敏电阻，当它们处在相同的环境条件时，感受的温度变化相同，其阻值的变化也相等，因此，第一热敏电阻和第二热敏电阻相接处的中点电位始终等于一半的电源电压，同样，由于第三电阻、第四电阻的阻值也相同，第三电阻和第四电阻相接处的中点电位也始终等于一半的电源电压，因此，第一三极管的基极电位与发射极电位相同，第一三极管不导通，第二三极管也不导通。将第一热敏电阻放在被测导线或导电体周围，当被测导线或导电体有电流通过时，被测导线或导电体发热，使被测导线或导电体周围的温度升高，第一热敏电阻感受被测导线或导电体的温度升高而使阻值下降，这样，第一热敏电阻和第二热敏电阻相接处的中点电位就会升高，第一三极管的基极电位也升高，当电位升高到能使第一三极管的发射结导通时，第一三极管导通，第二三极管也导通，第二三极管的导通就会驱动执行机构动作，从而实现利用温度对比法检测交、直流电流对电路进行控制。即，用热敏电阻去感受导线或导电体通过电流所带来的温度变化，将这种变化再通过三极管(或运算放大器)加以放大，根据变化的大小可以测得流过电路的电流大小，通过控制电路可以驱动继电器或者其他的功率器件实现温度检测并实现自动控制。

本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，第一热敏电阻的阻值随温度升高而下降，第一热敏电阻的阻值下降时，第一热敏电阻和第二热敏电阻相接处的中点电位就会升高，也就是第一三极管的基极电位升高，当该电位升高到使施加在第一三极管的发射结正向电压达到导通压降时，第一三极管导通，由于施加在第一三极管的发射结正向电压为第一热敏电阻和第二热敏电阻相接处的中点电位与第三电阻和第四电阻相接处的中点电位之差，因此，就可以通过调整第三电阻或第四电阻的阻值，使第一热敏电阻和第二热敏电阻相接处的中点电位与第三电阻和第四电阻相接处的中点电位之差在第一三极管的发射结的导通压降范围内变化，来实现灵敏度调整。当第三电阻与第四电阻的阻值相同时，第三电阻和第四电阻相接处的中点电位等于电源电压的一半，第一热敏电阻和第二热敏电阻相接处的中点电位也等于电源电压的一半，因此，第一热敏电阻感受温度后的阻值变化就必须使第一热敏电阻和第二热敏电阻相接处的中点电位升高第一三极管的发射结的导通压降值，这样，第一三极管才能导通；当调整第三电阻或第四电阻的阻值，使第三电阻和第四电阻相接处的中点电位下降，比如，下降值接近第一三极管的发射结的导通压降值，这样，在第一热敏电阻阻值没有变化时，第一热敏电阻和第二热敏电阻相接处的中点电位与第三电阻和第四电阻相接处的中点电位之差就接近第一三极管的发射结的导通压降，因此，只要第一热敏电阻阻值稍有变化，第一热敏电阻和第二热敏电阻相接处的中点电位与第三电阻和第四电阻相接处的中点电位之差就达到第一三极管的发射结的导通压降，会使第一三极管导通。

本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，第五电阻的作用是避免在很高的温度下热敏电阻的阻值变得很小，而工作电压又很高时造成热敏电阻损坏，因此，在热敏电阻型号合适时可以不用。第六电阻是第一三极管的输入电阻，不是必须的；第七电阻是用来调整第二三极管的基极电流，也不是必须的。电容的作用是保护第二三极管，吸收继电器关断时产生的反峰电压。

本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，还可以改变两个三极管型号的位置，只要相关的正、负极相反即可。

本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，两个热敏电阻是对称设置的，这样可以保证干扰信号大小相等，方向相反相互抵消，同时第一三极管采用射极输出具有很高的输入阻抗，也是电路高性能的根本保证。

本发明的有益效果是，由于采用了一第一热敏电阻、一第二热敏电阻、一第三电阻、一第四电阻、一第一三极管、一第二三极管、一继电器、一电容来构作为利用温度对比法检测交、直流电流的控制电路，利用热敏电阻能够根据温度变化改变其电阻值的特点，将第二热敏电阻装于电路板上，第一热敏电阻则用引线引出至被检测的导线或其它导电体，使第二热敏电阻测工作环境温度，第一热敏电阻测导线或其它导电体周围的温度，当导线或其它导电体有电流流过即会产生热量，产生的热量引起第一热敏电阻阻值发生变化，触发检测电路工作，推动继电器工作，从而实现自动控制，具有电路结构简单、制作成本极低、可靠性高以及灵敏度高、且可调的优点。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路不局限于实施例。

附图说明

图1是实施例一本发明的电路图；

图2是实施例二本发明的电路图。

具体实施方式

实施例一，参图1所示，本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，包括：

一设在被测导线或导电体周围用来感应被测导线或导电体因通过电流而产生温度变化的第一热敏电阻Rta；

一设在电路板上用来感应周围环境温度变化以提供比较信号且与所述第一热敏电阻的阻值相同、性能完全一致的第二热敏电阻Rtb；

其中至少一个的阻值为可调的第三电阻R3、第四电阻R4；其中，第三电阻R3为可调电阻阻值Rx，第四电阻R4为固定阻值Ry，则第三电阻阻值Rx与第四电阻阻值Ry满足下列公式：

Rx≥Ry

当然也可以选择第四电阻为可调电阻阻值Rm，第三电阻为固定阻值Rn，在这种情况下，则第四电阻阻值Rm与第三电阻阻值Rn满足下列公式：

Rm≤Rn

一用来放大电流信号的第一三极管BG1，为NPN型三极管；

一用来驱动执行机构动作的第二三极管BG2，为PNP型三极管；

一作为执行机构的继电器J1；

一用来保护第二三极管的电容C1；

第一热敏电阻Rta的一端与电源正极端(即12V电源正极)相连接，第一热敏电阻Rta的另一端与第二热敏电阻Rtb的一端相连接，第二热敏电阻Rtb的另一端与电源负极相连接，第一热敏电阻Rta与第二热敏电阻Rtb的连接端与第一三极管BG1的基极相连接，第三电阻R3的一端与电源正极端相连接，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端相连接，第四电阻R4的另一端与电源负极相连接，第三电阻R3与第四电阻R4的连接端与第一三极管BG1的发射极相连接，第一三极管BG1的集电极与第二三极管BG2的基极相连接，第二三极管BG2的发射极与电源正极相连接，第二三极管BG2的集电极通过相并联的电容C1、继电器J1与电源负极相连接。

本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，是利用温度对比法来检测导线或导电体通电电流大小，并实现控制。热敏电阻是一种能够根据温度变化改变其电阻值的电路元器件，当温度发生变化时，热敏电阻的阻值就会发生变化，本发明将阻值相同、性能完全一致的第一热敏电阻Rta、第二热敏电阻Rtb连接在第一三极管BG1的基极，将两个阻值也相同的第三电阻R3(此时假定第三电阻R3的阻值调整的与第四电阻R4的阻值相同)、第四电阻R4连接在第一三极管BG1的发射极，由于第一热敏电阻Rta和第二热敏电阻Rtb是两个性能完全一致的热敏电阻，当它们处在相同的环境条件时，感受的温度变化相同，其阻值的变化也相等，因此，第一热敏电阻Rta和第二热敏电阻Rtb相接处的中点电位始终等于一半的电源电压，同样，由于第三电阻R3、第四电阻R4的阻值也相同，第三电阻R3和第四电阻R4相接处的中点电位也始终等于一半的电源电压，因此，第一三极管BG1的基极电位与发射极电位相同，第一三极管BG1不导通，第二三极管BG2也不导通。将第一热敏电阻Rta放在被测导线或导电体周围，当被测导线或导电体有电流通过时，被测导线或导电体发热，使被测导线或导电体周围的温度升高，第一热敏电阻Rta感受被测导线或导电体的温度升高而使阻值下降，这样，第一热敏电阻Rta和第二热敏电阻Rtb相接处的中点电位就会升高，第一三极管BG1的基极电位也升高，当电位升高到能使第一三极管BG1的发射结导通时，第一三极管BG1导通，第二三极管BG2也导通，第二三极管BG2的导通就会驱动执行机构动作，从而实现利用温度对比法检测交、直流电流对电路进行控制。即，用热敏电阻去感受导线或导电体通过电流所带来的温度变化，将这种变化再通过三极管(或运算放大器)加以放大，根据变化的大小可以测得流过电路的电流大小，通过控制电路可以驱动继电器或者其他的功率器件实现温度检测并实现自动控制。

本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，第一热敏电阻Rta的阻值随温度升高而下降，第一热敏电阻Rta的阻值下降时，第一热敏电阻Rta和第二热敏电阻Rtb相接处的中点电位就会升高，也就是第一三极管BG1的基极电位升高，当该电位升高到使施加在第一三极管BG1的发射结正向电压达到导通压降时，第一三极管BG1导通，由于施加在第一三极管BG1的发射结正向电压为第一热敏电阻Rta和第二热敏电阻Rtb相接处的中点电位与第三电阻R3和第四电阻R4相接处的中点电位之差，因此，就可以通过调整第三电阻R3的阻值，使第一热敏电阻Rta和第二热敏电阻Rtb相接处的中点电位与第三电阻R3和第四电阻R4相接处的中点电位之差在第一三极管BG1的发射结的导通压降范围内变化，来实现灵敏度调整。当第三电阻R3的阻值调整的与第四电阻R4的阻值相同时，第三电阻R3和第四电阻R4相接处的中点电位等于电源电压的一半，第一热敏电阻Rta和第二热敏电阻Rtb相接处的中点电位也等于电源电压的一半，因此，第一热敏电阻Rta感受温度后的阻值变化就必须使第一热敏电阻Rta和第二热敏电阻Rta相接处的中点电位升高第一三极管BG1的发射结的导通压降值，这样，第一三极管BG1才能导通；当调大第三电阻R3的阻值，使第三电阻R3和第四电阻R4相接处的中点电位下降，比如，下降值接近第一三极管BG1的发射结的导通压降值，这样，在第一热敏电阻Rta阻值没有变化时，第一热敏电阻Rta和第二热敏电阻Rtb相接处的中点电位与第三电阻R3和第四电阻R4相接处的中点电位之差就接近第一三极管BG1的发射结的导通压降，因此，只要第一热敏电阻Rta阻值稍有变化，第一热敏电阻Rta和第二热敏电阻Rtb相接处的中点电位与第三电阻R3和第四电阻R4相接处的中点电位之差就达到第一三极管BG1的发射结的导通压降，会使第一三极管BG1导通。

本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，还可以改变两个三极管型号的位置，只要相关的正、负极相反即可。

本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，两个热敏电阻是对称设置的，这样可以保证干扰信号大小相等，方向相反相互抵消，同时第一三极管采用射极输出具有很高的输入阻抗，也是电路高性能的根本保证。

本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，电容C1的作用是保护第二三极管BG2，吸收继电器关断时产生的反峰电压。

实施例二，参图2所示，本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，与实施例一的不同之处在于，第一热敏电阻Rta、第二热敏电阻Rtb还分别串接一阻值相同的第五电阻R5，第五电阻R5的阻值为1KΩ；在第一三极管BG1的基极输入端还接一第六电阻R6，第六电阻的阻值为1KΩ；在第二三极管BG2的基极输入端还接一第七电阻R7，第七电阻的阻值为100KΩ。第五电阻R5的作用是避免在很高的温度下热敏电阻的阻值变得很小，而工作电压又很高时造成热敏电阻损坏，因此，在热敏电阻型号合适时可以不用。第六电阻R6是第一三极管的输入电阻，不是必须的；第七电阻R7是用来调整第二三极管的基极电流，也不是必须的；第三电阻R3还可以分为二个，一个是与第四电阻R4的阻值相同的电阻R31，另一个为可调电阻R32，此时，第四电阻R4的阻值可以取10KΩ，电阻R31的阻值也取10KΩ。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种温度对比法检测交、直流电流的控制电路，其特征在于：包括：

一设在被测导线或导电体周围用来感应被测导线或导电体因通过电流而产生温度变化的第一热敏电阻；

一设在电路板上用来感应周围环境温度变化以提供比较信号且与所述第一热敏电阻的阻值相同、性能完全一致的第二热敏电阻；

其中至少一个的阻值为可调的第三电阻、第四电阻；

一用来放大电流信号的第一三极管，为NPN型三极管；

一用来驱动执行机构动作的第二三极管，为PNP型三极管；

一作为执行机构的继电器；

一用来保护第二三极管的电容；

第一热敏电阻的一端与电源正极端相连接，第一热敏电阻的另一端与第二热敏电阻的一端相连接，第二热敏电阻的另一端与电源负极相连接，第一热敏电阻与第二热敏电阻的连接端与第一三极管的基极相连接，第三电阻的一端与电源正极端相连接，第三电阻的另一端与第四电阻的一端相连接，第四电阻的另一端与电源负极相连接，第三电阻与第四电阻的连接端与第一三极管的发射极相连接，第一三极管的集电极与第二三极管的基极相连接，第二三极管的发射极与电源正极相连接，第二三极管的集电极通过相并联的电容、继电器与电源负极相连接。

2.根据权利要求1所述的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，其特征在于：所述的第三电阻为可调电阻阻值Rx，第四电阻为固定阻值Ry，则第三电阻阻值Rx与第四电阻阻值Ry满足下列公式：

Rx≥Ry。

3.根据权利要求1所述的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，其特征在于：所述的第四电阻为可调电阻阻值Rm，第三电阻为固定阻值Rn，则第四电阻阻值Rm与第三电阻阻值Rn满足下列公式：

Rm≤Rn。

4.根据权利要求2或3所述的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，其特征在于：所述的第一热敏电阻、第二热敏电阻还分别串接一阻值相同的第五电阻。

5.根据权利要求4所述的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，其特征在于：所述第五电阻的阻值为1KΩ。

6.根据权利要求2或3所述的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，其特征在于：所述的第一三极管的基极输入端还接一第六电阻。

7.根据权利要求5所述的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，其特征在于：所述的第一三极管的基极输入端还接一第六电阻，所述第六电阻的阻值为1KΩ。

8.根据权利要求2或3所述的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，其特征在于：所述的第二三极管的基极输入端还接一第七电阻。

9.根据权利要求7所述的温度对比法检测交、直流电流的控制电路，其特征在于：所述的第二三极管的基极输入端还接一第七电阻，所述第七电阻的阻值为100KΩ。

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