CN102025132A - 开关柜温湿度保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关柜温湿度保护电路；开关柜温湿度保护电路含有主控模块、电源模块和整定模块；主控模块含有微处理器、运算放大器、湿度传感器、温度传感器、第一整定接口、光电耦合器；整定模块含有电池、整定按键、整定指示灯、第二整定接口；湿度传感器和温度传感器的信号经运算放大器放大后进入微处理器，微处理器的输出端的信号经三极管放大后再经继电器控制加热器的启停，光电耦合器的发射管与第一整定接口连接，光电耦合器的接收管与微处理器连接；电池与整定按键串联后并接在第二整定接口的两个管脚之间，第一整定接口与第二整定接口的管脚对应；本发明提供了一种结构简单、成本低、整定方便的开关柜温湿度保护电路。

Description

开关柜温湿度保护电路

 

    （一）、技术领域：本发明涉及一种温湿度保护电路，特别涉及一种开关柜温湿度保护电路。

（二）、背景技术：开关柜温度凝露保护器是一种保护开关柜内温湿度的

设备，它可保证开关柜内具有合适的温湿度，防止开关柜内发生凝露或温度过高而引起各种事故。现有开关柜温度凝露保护器可分为两大类，一类是带数字显示的，能实时显示当前的温度、湿度值，这种开关柜温度凝露保护器虽然控制功能强，但结构复杂、成本高；另一类是不带数字显示的，这种开关柜温度凝露保护器通常利用模拟电路构成，用户只能对产品进行动作测试而无法对产品进行校准，如果用户需要特殊的温度动作特性的产品，只能向厂家进行特殊订货，使用很不方便，而且该种开关柜温度凝露保护器不具有状态指示、故障告警功能，对开关柜的安全运行造成了一定的威胁。

（三）、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术不足，提供一种结构简单、成本低、整定方便的开关柜温湿度保护电路。

本发明的技术方案：

一种开关柜温湿度保护电路，含有主控模块、电源模块和整定模块；主控模块含有微处理器、第一运算放大器、第二运算放大器、湿度传感器、温度传感器、第一整定接口、光电耦合器；电源模块含有整流器、稳压器；整定模块含有电池、整定按键、整定指示灯、第二整定接口；交流市电先经整流器整流，再经稳压器稳压后输出给主控模块作为供电电源；湿度传感器的信号经第一运算放大器放大后进入微处理器的第一模拟信号输入端，温度传感器的信号经第二运算放大器放大后进入微处理器的第二模拟信号输入端，微处理器的第一数字信号输出端的信号经第一三极管放大后驱动继电器的线圈，继电器的触点串接在加热器的供电回路中，第一整定接口含有两个管脚，光电耦合器的发射管与第一限流电阻串联后并接在第一整定接口的两个管脚之间，光电耦合器的接收管的正极与微处理器的第一数字信号输入端连接；第二整定接口含有两个管脚，电池与整定按键串联后并接在第二整定接口的两个管脚之间，整定指示灯与第二限流电阻串联后并接在第二整定接口的两个管脚之间，第一整定接口与第二整定接口的管脚对应，通过第一整定接口与第二整定接口的连接可以使电池给光电耦合器的发射管正向供电。

主控模块还含有编程口，编程口与微处理器的第一I/O口、第二I/O口、第三I/O口连接。 

主控模块还含有工作模式设定按键，工作模式设定按键与微处理器的第二数字信号输入端连接；微处理器的第二数字信号输出端的信号驱动电源指示灯，微处理器的第三数字信号输出端的信号驱动除湿指示灯，微处理器的第四数字信号输出端的信号驱动加热指示灯，微处理器的第五数字信号输出端的信号驱动自动指示灯，微处理器的第六数字信号输出端的信号驱动手动指示灯。 

湿度传感器与第一分压电阻串联后的连接点与第一运算放大器的输入端连接，温度传感器与第二分压电阻串联后的连接点与第二运算放大器的输入端连接；温度传感器为热敏电阻，湿度传感器为凝露传感器，加热器为电热丝。

温度传感器为NTC热敏电阻，温度传感器的型号为MF52F103F3950F。该温度传感器的温度测量范围为-18℃~+50℃，由于本开关柜温湿度保护电路自身发热的因素影响，对温度动作点要进行修正，本电路的修正值为2.2℃。

湿度传感器为HDS05凝露传感器，湿度传感器的动作值应该在93%RH，湿度传感器本身有5%RH的误差，为了可靠设定在88%RH动作。

第一运算放大器和第二运算放大器的型号为LM358。

微处理器的第七数字信号输出端与场效应管的栅极连接，场效应管的漏极和源极并接在湿度传感器的两端。场效应管为N沟道型场效应管，场效应管的型号为K117。

为了避免湿度过大使湿度传感器损坏，当微处理器检测到湿度信号过大时就输出信号控制场效应管将湿度传感器短路，然后，微处理器定时释放场效应管，每次释放场效应管时，如果湿度还很大，继续将湿度传感器短路，如果湿度正常，则不再将湿度传感器短路，采用这种方法可靠的保护了湿度传感器的使用寿命。

微处理器的型号为PIC16F676，稳压器的型号为TL431。

交流市电先经降压电容降压后再经整流器整流。

本开关柜温湿度保护电路通电后，首先进入自检状态，电源指示灯、除湿指示灯、加热指示灯、自动指示灯、手动指示灯依次点亮0.5秒，然后进入工作状态。开关柜温湿度保护电路工作时，电源指示灯常亮。

    开关柜温湿度保护电路工作于自动模式时，自动模式指示灯亮，控制器每2秒钟测量一次温度和湿度值。温度达到预定动作值时，加热指示灯点亮，同时内部继电器吸合，进行加热；温度达到预定复位值时，加热指示灯熄灭，内部继电器释放，停止加热。同样，湿度达到预定动作值时，除湿指示灯点亮，同时内部继电器吸合，进行加热除湿；湿度达到预定复位值时，除湿指示灯熄灭，内部继电器释放，停止除湿。

    开关柜温湿度保护电路工作于手动模式时，手动指示灯点亮，内部继电器吸合，进行加热，直到再次转换为自动模式时继电器才复位。

工作模式设定按键用于调整开关柜温湿度保护电路的工作模式，按压此按键大于1秒钟，控制器的工作模式就会切换，原模式是自动就会切换为手动，原模式手动就会切换自动。两次调整时间间隔应该大于2秒钟，否则控制器视为无效信号。

整定该开关柜温湿度保护电路时，将恒温箱的温度设定为开关柜温湿度保护电路的动作值，然后将主控模块和电源模块放入恒温箱中，按下整定按键，然后接通主控模块和电源模块的电源，主控模块检测到有整定信号后，进入整定状态，自动指示灯开始闪烁，表明保护器进入整定状态。由于主控模块和电源模块的温度和恒温箱的温度到达到平衡需要一定的时间，因此恒温箱的温度达到设定之后要保持20分钟以上。温度保持时间到后，再次按下整定按键，加热指示灯亮，微处理器会将此时的温度值存入其内部的EEPROM内，作为以后工作时的温度“设定值”。

再将恒温箱的温度设定为“温度凝露保护器”温度的复位值，同样经过保持时间后，再次按下整定按键，加热指示灯熄灭，自动指示灯停止闪烁，微处理器将此时的温度值存入其内部的EEPROM内，作为以后工作时的温度“复位值”。

设定完成后该开关柜温湿度保护电路会进入正常工作状态。

本发明的有益效果：

    1．本发明的微处理器通过对开关柜内的温湿度信号的采样处理来控制加热器的启停，从而控制开关柜内的温湿度，同时微处理器还控制相应指示灯的启停，因此，本发明的智能化程度高、使用方便。

2．本发明在整定时，可将主控模块和电源模块放入恒温箱中，整定模块放在恒温箱外供操作者控制，整定模块中的第二整定接口通过一根长导线与主控模块中的第一整定接口连接，当恒温箱中的温度达到一定的值后，操作者在恒温箱外按下整定按键即可使主控模块进行整定，整定过后将第二整定接口与第一整定接口分开，使用很方便，而且，一个整定模块可对多个主控模块进行整定。由于本发明采用简单的电路实现了温度的整定，因此，电路结构简单、生产成本低，整个电路的体积也可以做得很小。

（四）、附图说明：

      图1为主控模块的电路原理示意图；

      图2为电源模块的电路原理示意图；

      图3为整定模块的电路原理示意图。

（五）、具体实施方式：

参见图1～图3，图中，开关柜温湿度保护电路含有主控模块、电源模块和整定模块；主控模块含有微处理器IC1、第一运算放大器IC2A、第二运算放大器IC2B、湿度传感器RN1、温度传感器RT1、第一整定接口J4、光电耦合器IC2；电源模块含有整流器B1、稳压器IC3；整定模块含有电池BT、整定按键S、整定指示灯D30、第二整定接口J1；交流市电先经整流器B1整流，再经稳压器IC3稳压后输出给主控模块作为供电电源；湿度传感器RN1的信号经第一运算放大器IC2A放大后进入微处理器IC1的第一模拟信号输入端AN7，温度传感器RT1的信号经第二运算放大器IC2B放大后进入微处理器IC1的第二模拟信号输入端AN6，微处理器IC1的第一数字信号输出端RC4的信号经第一三极管Q2放大后驱动继电器K1的线圈，继电器K1的触点串接在加热器的供电回路中，第一整定接口J4含有两个管脚，光电耦合器IC2的发射管与第一限流电阻串联后并接在第一整定接口J4的两个管脚之间，光电耦合器IC2的接收管的正极与微处理器IC1的第一数字信号输入端RA5连接；第二整定接口J1含有两个管脚，电池BT与整定按键S串联后并接在第二整定接口J1的两个管脚之间，整定指示灯D30与第二限流电阻R30串联后并接在第二整定接口J1的两个管脚之间，第一整定接口J4与第二整定接口J1的管脚对应，通过第一整定接口J4与第二整定接口J1的连接可以使电池BT给光电耦合器IC2的发射管正向供电。

主控模块还含有编程口，编程口与微处理器IC1的第一I/O口RA0、第二I/O口RA1、第三I/O口RA3连接。 

主控模块还含有工作模式设定按键SW1，工作模式设定按键SW1与微处理器IC1的第二数字信号输入端RA4连接；微处理器IC1的第二数字信号输出端RC1的信号驱动电源指示灯D1，微处理器IC1的第三数字信号输出端RA0的信号驱动除湿指示灯D2，微处理器IC1的第四数字信号输出端RA1的信号驱动加热指示灯D3，微处理器IC1的第五数字信号输出端RC0的信号驱动自动指示灯D4，微处理器IC1的第六数字信号输出端RA2的信号驱动手动指示灯D5。 

湿度传感器RN1与第一分压电阻R1串联后的连接点与第一运算放大器IC2A的输入端连接，温度传感器RT1与第二分压电阻R2串联后的连接点与第二运算放大器IC2B的输入端连接；温度传感器RT1为热敏电阻，湿度传感器RN1为凝露传感器，加热器为电热丝。

温度传感器RT1为NTC热敏电阻，温度传感器RT1的型号为MF52F103F3950F。该温度传感器RT1的温度测量范围为-18℃~+50℃，由于本开关柜温湿度保护电路自身发热的因素影响，对温度动作点要进行修正，本电路的修正值为2.2℃。

湿度传感器RN1为HDS05凝露传感器，湿度传感器RN1的动作值应该在93%RH，湿度传感器RN1本身有5%RH的误差，为了可靠设定在88%RH动作。

第一运算放大器IC2A和第二运算放大器IC2B的型号为LM358。

微处理器IC1的第七数字信号输出端RC5与场效应管Q3的栅极连接，场效应管Q3的漏极和源极并接在湿度传感器RN1的两端。场效应管Q3为N沟道型场效应管，场效应管Q3的型号为K117。

为了避免湿度过大使湿度传感器RN1损坏，当微处理器IC1检测到湿度信号过大时就输出信号控制场效应管Q3将湿度传感器RN1短路，然后，微处理器IC1定时释放场效应管Q3，每次释放场效应管Q3时，如果湿度还很大，继续将湿度传感器RN1短路，如果湿度正常，则不再将湿度传感器RN1短路，采用这种方法可靠的保护了湿度传感器RN1的使用寿命。

微处理器IC1的型号为PIC16F676，稳压器IC3的型号为TL431。

交流市电先经降压电容C21降压后再经整流器B1整流。

本开关柜温湿度保护电路通电后，首先进入自检状态，电源指示灯D1、除湿指示灯D2、加热指示灯D3、自动指示灯D4、手动指示灯D5依次点亮0.5秒，然后进入工作状态。开关柜温湿度保护电路工作时，电源指示灯D1常亮。

    开关柜温湿度保护电路工作于自动模式时，自动模式指示灯D4亮，控制器每2秒钟测量一次温度和湿度值。温度达到预定动作值时，加热指示灯D3点亮，同时内部继电器吸合，进行加热；温度达到预定复位值时，加热指示灯D3熄灭，内部继电器释放，停止加热。同样，湿度达到预定动作值时，除湿指示灯D2点亮，同时内部继电器吸合，进行加热除湿；湿度达到预定复位值时，除湿指示灯D2熄灭，内部继电器释放，停止除湿。

    开关柜温湿度保护电路工作于手动模式时，手动指示灯D5点亮，内部继电器吸合，进行加热，直到再次转换为自动模式时继电器才复位。

工作模式设定按键SW1用于调整开关柜温湿度保护电路的工作模式，按压此按键大于1秒钟，控制器的工作模式就会切换，原模式是自动就会切换为手动，原模式手动就会切换自动。两次调整时间间隔应该大于2秒钟，否则控制器视为无效信号。

整定该开关柜温湿度保护电路时，将恒温箱的温度设定为开关柜温湿度保护电路的动作值，然后将主控模块和电源模块放入恒温箱中，按下整定按键S，然后接通主控模块和电源模块的电源，主控模块检测到有整定信号后，进入整定状态，自动指示灯D4开始闪烁，表明保护器进入整定状态。由于主控模块和电源模块的温度和恒温箱的温度到达到平衡需要一定的时间，因此恒温箱的温度达到设定之后要保持20分钟以上。温度保持时间到后，再次按下整定按键S，加热指示灯D3亮，微处理器IC1会将此时的温度值存入其内部的EEPROM内，作为以后工作时的温度“设定值”。

再将恒温箱的温度设定为“温度凝露保护器”温度的复位值，同样经过保持时间后，再次按下整定按键S，加热指示灯D3熄灭，自动指示灯D4停止闪烁，微处理器IC1将此时的温度值存入其内部的EEPROM内，作为以后工作时的温度“复位值”。

设定完成后该开关柜温湿度保护电路会进入正常工作状态。

Claims (9)

1.一种开关柜温湿度保护电路，含有主控模块和电源模块，其特征是：还含有整定模块；主控模块含有微处理器、第一运算放大器、第二运算放大器、湿度传感器、温度传感器、第一整定接口、光电耦合器；电源模块含有整流器、稳压器；整定模块含有电池、整定按键、整定指示灯、第二整定接口；交流市电先经整流器整流，再经稳压器稳压后输出给主控模块作为供电电源；湿度传感器的信号经第一运算放大器放大后进入微处理器的第一模拟信号输入端，温度传感器的信号经第二运算放大器放大后进入微处理器的第二模拟信号输入端，微处理器的第一数字信号输出端的信号经第一三极管放大后驱动继电器的线圈，继电器的触点串接在加热器的供电回路中，第一整定接口含有两个管脚，光电耦合器的发射管与第一限流电阻串联后并接在第一整定接口的两个管脚之间，光电耦合器的接收管的正极与微处理器的第一数字信号输入端连接；第二整定接口含有两个管脚，电池与整定按键串联后并接在第二整定接口的两个管脚之间，整定指示灯与第二限流电阻串联后并接在第二整定接口的两个管脚之间，第一整定接口与第二整定接口的管脚对应，通过第一整定接口与第二整定接口的连接可以使电池给光电耦合器的发射管正向供电。

2.根据权利要求1所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是：所述主控模块还含有编程口，编程口与微处理器的第一I/O口、第二I/O口、第三I/O口连接。

3.根据权利要求1所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是：所述主控模块还含有工作模式设定按键，工作模式设定按键与微处理器的第二数字信号输入端连接；微处理器的第二数字信号输出端的信号驱动电源指示灯，微处理器的第三数字信号输出端的信号驱动除湿指示灯，微处理器的第四数字信号输出端的信号驱动加热指示灯，微处理器的第五数字信号输出端的信号驱动自动指示灯，微处理器的第六数字信号输出端的信号驱动手动指示灯。

4.根据权利要求1所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是：所述湿度传感器与第一分压电阻串联后的连接点与第一运算放大器的输入端连接，所述温度传感器与第二分压电阻串联后的连接点与第二运算放大器的输入端连接；温度传感器为热敏电阻，湿度传感器为凝露传感器，加热器为电热丝。

5.根据权利要求4所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是：所述温度传感器为NTC热敏电阻，温度传感器的型号为MF52F103F3950F；所述湿度传感器为HDS05凝露传感器；所述第一运算放大器和第二运算放大器的型号为LM358。

6.根据权利要求1所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是：所述微处理器的第七数字信号输出端与场效应管的栅极连接，场效应管的漏极和源极并接在湿度传感器的两端。

7.根据权利要求6所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是：所述场效应管为N沟道型场效应管，场效应管的型号为K117。

8.根据权利要求1所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是：所述微处理器的型号为PIC16F676，所述稳压器的型号为TL431。

9.根据权利要求1所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是：所述交流市电先经降压电容降压后再经整流器整流。

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