CN103744448B - 一种简易温控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种简易温控装置，用于对食品加热进行控制，所述简易温控装置包括加热元件、感温元件和温控电路，温控电路包括放大电路、比较电路、基本RS触发器和固态继电器。放大电路用于对感温元件输出的信号进行放大，经放大电路放大的感温信号输出至比较电路。比较电路包括比较器A和比较器B，其中，比较器A用于比较指定温度的负差限，比较器B用于比较指定温度的正差限。基本RS触发器由两个二输入与非门组成，其输出端与固态继电器相接，用于控制对加热元件的通断电。该温控装置中不含MCU等程序控制器，可自动实现对温度高低的调节，控制电路简易、高效。

Description

一种简易温控装置
技术领域
本发明属于食品加热技术领域，尤其涉及一种用于对食品加热的温控装置。
背景技术
目前，常用食品加热装置主要包括加热元件、感温元件、控制器等几个部分。其中，控制器大多数采用MCU等程序控制器，当温度超过指定温度正差限时，MCU发出指令停止加热，温度开始降低；当温度低于指定温度的负差限时，MCU发出指令继续加热，温度开始增加。这类实现方式核心在程序控制器，通过软件控制实现，但对于某些应用这类方式仍然不够简单。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种简易温控装置，该温控装置中不含MCU等程序控制器，可自动实现对温度高低的调节，使得控制电路进一步简化、高效。
为了解决本发明所要解决的技术问题，采用如下的技术方案：
一种简易温控装置，用于对食品加热进行控制，所述温控装置包括加热元件、感温元件和温控电路，其中，温控电路包括放大电路、比较电路、基本RS触发器和固态继电器；
放大电路用于对感温元件输出的感温信号进行放大，经放大电路放大的感温信号输出至比较电路；
比较电路包括比较器A和比较器B，其中，比较器A用于比较指定温度的负差限（低温点），比较器B用于比较指定温度的正差限（高温点）；
基本RS触发器的输入一端与比较器A的输出端相接，基本RS触发器的输入另一端与比较器B的输出端相接；
固态继电器与基本RS触发器的输出端相接，用于控制对加热元件的通断电，实现加热和停止加热。
与现有技术相比，具有以下特点。
a)主要采用基本逻辑器件、放大器搭接而成，纯硬件电路设计实现，无MCU等程序控制器、无软件；
b)对采集的温度信号进行了一级放大，拓宽了正差限（高温点）信号点与负差限（低温点）信号点之间的间隔，提高后级电路对感温信号的利用效果以及温控电路本身的抗干扰能力；
c)采用了简易的正差限（高温点）、负差限（低温点）的比较电路，实现了对温度的准确控制；
d)元器件数量少，控制方式简单，适用范围广，可靠性高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的原理框图；
图2是本发明实施例提供的具体电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及示例性实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的示例性实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的适用范围。
如图1所示，所述简易温控装置包括加热元件、感温元件和温控电路。
感温元件可以采用负温度系数的热敏电阻。
温控电路包括放大电路、比较电路、基本RS触发器和固态继电器。
放大电路用于对感温元件输出的信号进行放大，经放大电路放大的感温信号输出至比较电路。
比较电路包括比较器A和比较器B，经放大电路放大的感温信号分别输出至比较器A和比较器B的输入端，其中，比较器A（N1B）用于比较指定温度的负差限（低温点），比较器B（N1C）用于比较指定温度的正差限（高温点）。
当大于等于正差限（高温点）温度信号放大后，比较器A输出高电平，比较器B输出低电平；当小于等于负差限（低温点）温度信号放大后，比较器A输出低电平，比较器B输出高电平；当大于负差限（低温点）且小于正差限（高温点）的温度信号放大后，比较器A、比较器B输出维持前一状态。
感温信号经温控电路的放大电路放大后，拓宽了正差限（高温点）信号点与负差限（低温点）信号点之间的间隔，可以提高后级电路对感温信号的利用效果以及温控电路本身的抗干扰能力。
基本RS触发器的输入一端与比较器A的输出端相接，基本RS触发器的输入另一端与比较器B的输出端相接。
更进一步地，基本RS触发器的输出端与固态继电器（开关）相接，用于控制对加热元件的通断电，实现加热和停止加热。
温控电路可用于控制感温元件所能感应的任意温度，在本实施例中，温控电路用于指定控温点在（95±5）℃。
图2是图1所示简易温控装置的电路实现原理图。
感温元件由分压电阻R1和热敏电阻R12组成，分压电阻R1一端接电源电压（5V），另一端接热敏电阻R12一端，热敏电阻R12另一端接地，热敏电阻R12与电阻R1分压得出的电压信号作为感温信号。
放大电路由同向放大器、电阻15、电阻R18、电阻R21、电容C2和电容C4组成，感温信号分别输出至电容C2和电阻R15的一端，电容C2的另一端接地，电阻R15的另一端接同向放大器的同相输入端，电阻R18的一端接地，另一端接同向放大器的反相输入端，电容C4一端接地，另一端接同向放大器的反相输入端，电阻R21跨接同向放大器的反相输入端和输出端。
比较电路由电阻R4、电阻R24、电阻R27、电容C1、比较器A和比较器B组成；电阻R4、电阻R24和电阻R27逐个串联后，电阻R4余下一端接电源电压，电阻R27余下一端接地；电阻R4与电阻R24相接一端同时与比较器A的同相输入端相接；电阻R24与电阻R27相接一端同时与比较器B的反相输入端相接；电容C1一端接地，另一端接比较器A的同相输入端；放大电路的输出端分别接比较器A的反相输入端和比较器B的同相输入端。
基本RS触发器由二输入与非门C和二输入与非门D组成，二输入与非门C的输出端与二输入与非门D的输入一端相接，二输入与非门C的输入一端与二输入与非门D的输出端相接，并且，比较器A的输出端接二输入与非门C的输入另一端，比较器B的输出端接二输入与非门D的输入另一端，二输入与非门D的输出端与固态继电器（开关）相接，用于控制对加热元件的通断电。
在图2中，同向放大器对应N1A，比较器A对应N1B，比较器B对应N1C，二输入与非门C对应N4A，二输入与非门D对应N4B。
热敏电阻R12（MF6-6）与电阻R1（4.7K）分压得出的电压信号经N1A(F124)组成的同向放大器放大后分成两路，一路与比较器N1B(F124,可用运算放大器充当比较器)的6脚相接，并与比较器N1B的5脚电压比较，比较器N1B的7脚（输出端）与非门N4A（54S00）的1脚相接；另一路与比较器N1C(F124,可用运算放大器充当比较器)的10脚相接，并与比较器N1C的9脚电压比较，比较器N1C的8脚（输出端）同与非门N4B（54S00）的5相接。与非门N4A的3脚同与非门N4B的4脚相接，与非门N4A的2脚同与非门N4B的6脚相接。与非门N4B的6脚输出的信号控制继电器K6对加热元件进行通断加热或断电停止加热；
本发明实例中放大器采用10倍放大，其中电阻R15为9K、电阻R18为10K、电阻R21为90K。温控电路中电容C1、C2、C4均为10nF,电容C24均为1uF,电阻R4为21K、电阻R24为7K、电阻R27为22K，固态继电器K6为JGX-0606M，比较器N1B的5脚输入电平为2.9V，比较器N1B的5脚输入电平为2.2V，指定温度恒定在（95±5）℃；
当温度小于等于90℃时，放大器N1A的1脚输大于等于2.9V，比较器N1B的7脚输出低电平，比较器N1C的8脚输出高电平，与非门N4A的3脚输出高电平，从而与非门N4B的6脚输出为低电平，接通继电器K6，接通加热元件持续加热；
当温度大于90℃、小于100℃时，放大器N1A的1脚输出信号小于2.9V、大于2.2V时,比较器N1B的7脚输出高电平，比较器N1C的8脚输出高电平，与非门N4A的3脚输出高电平，从而与非门N4B的6脚输出为低电平，维持原态，继电器K6维持接通，加热元件持续加热；
当温度大于等于100℃时，放大器N1A的1脚输出信号小于等于2.2V时,比较器N1B的7脚输出高电平，比较器N1C的8脚输出低电平，与非门N4A的3脚输出低电平，从而与非门N4B的6脚输出翻转变为高电平，继电器K6断开，加热元件停止加热，温度开始回落；
当温度回落至大于90℃、小于100℃时，放大器N1A的1脚输出信号小于2.9V、大于等于2.2V时,比较器N1B的7脚输出高电平，比较器N1C的8脚输出高电平，与非门N4A的3脚输出低电平，从而与非门N4B的6脚输出为高电平，维持原态，继电器K6断开，加热元件继续停止加热，温度持续回落；
当温度小于等于90℃时，放大器N1A的1脚输大于等于2.9V，比较器N1B的7脚输出低电平，比较器N1C的8脚输出高电平，与非门N4A的3脚输出高电平，从而与非门N4B的6脚输出为低电平，接通继电器K6，接通加热元件继续加热，依此循环。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种简易温控装置，用于对食品加热进行控制，所述简易温控装置包括加热元件、感温元件和温控电路，其中，温控电路包括放大电路、比较电路、基本RS触发器和固态继电器；
放大电路用于对感温元件输出的感温信号进行放大，经放大电路放大的感温信号输出至比较电路；
比较电路包括比较器A和比较器B，其中，比较器A用于比较指定温度的负差限，比较器B用于比较指定温度的正差限；
基本RS触发器的输入一端与比较器A的输出端相接，基本RS触发器的输入另一端与比较器B的输出端相接；
固态继电器与基本RS触发器的输出端相接，用于控制对加热元件的通断电，实现加热和停止加热；
其中，所述放大电路由同向放大器、电阻R15、电阻R18、电阻R21、电容C2和电容C4组成；感温信号分别输出至电容C2和电阻R15的一端，电容C2的另一端接地，电阻R15的另一端接同向放大器的同相输入端；电阻R18的一端接地，另一端接同向放大器的反相输入端；电容C4一端接地，另一端接同向放大器的反相输入端；电阻R21跨接同向放大器的反相输入端和输出端；
所述比较电路由电阻R4、电阻R24、电阻R27、电容C1、比较器A和比较器B组成；电阻R4、电阻R24和电阻R27逐个串联后，电阻R4余下一端接电源电压，电阻R27余下一端接地；电阻R4与电阻R24相接一端同时与比较器A的同相输入端相接；电阻R24与电阻R27相接一端同时与比较器B的反相输入端相接；电容C1一端接地，另一端接比较器A的同相输入端；放大电路的输出端分别接比较器A的反相输入端和比较器B的同相输入端；
所述基本RS触发器由二输入与非门C和二输入与非门D组成，并且，二输入与非门C的输出端与二输入与非门D的输入一端相接，二输入与非门C的输入一端与二输入与非门D的输出端相接，比较器A输出端与二输入与非门C的输入另一端相接，比较器B输出端与二输入与非门D的输入另一端相接。
2.根据权利要求1所述的温控装置，其中，所述感温元件由分压电阻R1和热敏电阻R12组成，分压电阻R1一端接电源电压，另一端接热敏电阻R12一端，热敏电阻R12另一端接地，电阻R1与热敏电阻R12分压得出的电压信号作为感温信号。
3.根据权利要求2所述的温控装置，其中，所述热敏电阻为负温度系数的热敏电阻。
4.根据权利要求1所述的温控装置，其中，二输入与非门D的输出端与固态继电器相接，用于控制对加热元件的通断电。
5.根据权利要求1所述的温控装置，其中，温控电路用于指定控温点在(95±5)℃。
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