CN1043011A

CN1043011A - 晶体二极管感温控温器

Info

Publication number: CN1043011A
Application number: CN 88105171
Authority: CN
Inventors: 张佩剑
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-11-24
Filing date: 1988-11-24
Publication date: 1990-06-13

Abstract

一种IC音响PN远传测控温器，它主要由运放集成片，基本R-S触发器，NE555集成片，固态继电器构成。其特点是测控温时间常数小，反应快，控温精度高，重复性好。具有测量温度瞬显，预置测量温度，上下限幅音响报警，通断温差可预置，选用TAC25A220V固态继电器，可直接控制220V25A的电热负载。本测控温器结构简单，使用方便，成本低廉，可制成恒温控制装置，上下限幅音响报警装置。

Description

本发明属于控温系统使用的IC音响PN远传测控温器。

现有该类控温器其工作过程是将PN温度传感器产生的mV/℃信号与予置温度电位器给定的mV/℃信号比较，比较结果经分立元件或集成电路组成的直流放大器进行处理，由直流放大器输出的电压信号，控制继电器触点的闭合或断开，产生对控制对象的加热或停止加热的控制温度作用。显然，在上述控温过程中，予置温度电位器的阻值误差、阻值非线性误差、温度刻度盘上的刻度值与电位器的实际安装位置之间的误差，均影响控温精度。同时，这种控温装置均没有瞬显被控对象温度的功能，给使用带来很多不便。高一级控温器是将PN温度传感器产生的mV/℃信号，经单片的三位半A/D转换集成电路或相应的集成电路处理，在数码管上显示被控对像温度的瞬时值，再通过按键式数字开关予置控制温度值，经相应电路处理，产生对控制对像的加热或停止加热的控温作用。采用A/D转换单元的控温器，可实现高精度控温。缺点是制造成本和市场销价较高，影响实际应用和普及。

本发明的目的：提供一种全集成电路的多功能控温器。当量程确定在0℃～50℃、零点迁移-50℃～+70℃，测控温精度达到±0.5℃，瞬显分辨率达到0.5℃，并且有远传被测温度值，上下限幅音响报警，可予置被控对像的通断温差。

本发明的任务是以如下方式完成的：PN温度传感器产生的第一次mV/℃信号，经运放器放大转变成第二次mV/℃信号，将第二次mV/℃信号分两路同时进行运输，其中的一路信号传输到瞬显温度表上，显示被控对像的实际温度值。另一路信号与予置温度电位器给定的mV/℃信号比较，比较结果经上限或下限运放器放大处理，其输出的电压信号，控制上限或下限音响报警电路产生报警作用。上限或下限运放器输出的电压信号也控制基本R-S触发器，产生通断温差可调的控温电压信号，经放大后的控温电压信号，驱动光电藕合器和双向可控硅，实现测控温过程。

本发明与现有技术相比所具有的优点是消除予置温度电位器阻值误差，阻值非线性误差，温度刻度盘上温度值与电位器的实际安装位置之间的误差，对控温精度的影响。测控温精度高，误差±0.5℃普通开关二极管体积小、热容量小、反应速度快，时间常数≤3秒。具有远传瞬显温度，上下限幅音响报警，可以快速予置被控对像的通断温差，可以制成适合在极潮湿环境工作的测控温装置。使用无触点开关带动负载，工作寿命长，可靠性高。按本发明制造的测控温装置，工作点稳定，工作重复性好，PN温度传感器互换性好，制造成本较低。

以下将结合附图1对发明作进一步详细描述。

图1是本发明电路原理图。

参照图1，它主要由PN温度传感器〔13〕、稳压源〔1〕、运放器〔2〕、电位器〔21〕、〔23〕、〔24〕，二极管〔25〕、单刀三位开关〔39〕、运放器〔36〕、温度表〔40〕，运放器〔4〕、〔5〕，压控音响电路〔8〕、〔9〕，控温状态电路〔6〕状态放大〔10〕、固态继电器〔11〕构成。

本发明的特征是PN温度传感器〔13〕的P区经电阻〔12〕与稳压源〔1〕的阴极相接，传感器〔13〕的P区又经电阻〔15〕与运放器〔2〕的反相输入端相接，运放器〔2〕的输出端经电阻〔27〕、〔28〕分别联接到运放器〔4〕的反相输入端和运放器〔5〕的同相输入端，二极管〔25〕的N区接公共地，二极管〔25〕的P区与稳压源〔1〕的阴极之间联接有电位器〔21〕、〔23〕、〔24〕，二极管〔25〕的电压温度系数应≤10^-3/℃，电位器〔21〕与稳压源〔1〕的阴极接有电阻〔20〕，电位器〔21〕又与二极管〔25〕的P区之间接有电阻〔22〕，电位器〔21〕的滑动极与运放器〔2〕的输入端之间接有电阻〔14〕，运放器〔2〕的反相输入端和输出端之间接有电阻〔16〕，运放器〔2〕的反相输入端和输出端之间接有电位器〔19〕;二极管〔17〕;〔18〕，电位器〔23〕的滑动极经电阻〔29〕联接到运放器〔5〕的反相输入端，电位器〔24〕的滑动极经单刀三位开关，〔39〕联接运放器〔36〕的同相输入端，电位器〔24〕的滑动极经电阻〔26〕联接到运放器〔4〕的同相输入端，同时，滑动极又经单刀三位开关〔39〕联接到运放器〔36〕的同相输入端，运放器〔36〕的反相输入端与输出端联接后经电阻〔37〕、电位器〔38〕接到温度表〔40〕上，它的另一端接到二极管〔25〕P区，运放器〔2〕的输出端经电阻〔27〕〔28〕同时与运放器〔4〕、〔5〕的反相输入端和同相输入端相联接，运放器〔4〕、〔5〕的输出端与压控音响电路〔8〕第四管脚之间接有二极管〔32〕、〔34〕，运放器〔4〕的输出端经二极管〔33〕与控温状态电路〔6〕S端相联接，运放器〔5〕的输出端经二极管〔35〕与控温状态电路〔6〕R端相联结，控温状态电路〔6〕的Q端与状态放大〔10〕的第二管脚相联接，状态放大〔10〕的第三管脚与固态继电器〔11〕的“+”号相联接，固态继电器〔11〕的“-”号与地相联接。

具体工作过程是通过稳压源〔1〕上的限流电阻〔12〕确定PN温度传感器〔13〕的工作电流在0.5mA～10mA之间。PN温度传感器是由二支普通开关二极管串联组成。单刀三位开关〔39〕在一般情况时接在I位置，并由温度表〔40〕显示被控对像温度的瞬时值。电位器〔21〕的动触头输出的零位校定和零点迁移电压，经电阻〔14〕传输到运放器〔2〕的同相输入端。电阻〔15〕、〔16〕确定运放器〔2〕的闭环增益和保证温漂被控制在控温精度允许范围内。二极管〔17〕、〔18〕、电位器〔19〕用来校定二次mV/℃信号的非线性误差，使非线性误差控制在测控温精度允许范围内。实验表明，当二次mV/℃信号的电压温度系数被确定在固定mV/℃数值，运放器〔4〕、〔5〕的闭环增益确定在≥1000倍，控制压控音响电路发生的电压确定在≥4V，予置温度电位器〔23〕、〔24〕的动触头输出电压变化范围和运放器〔2〕输出的电压变化范围相同，当单刀三位位开关〔39〕调到Ⅱ位置，就可以在标有温度刻度的温度表〔40〕上读出由电位器〔23〕予置的上限控制温度值。当单刀三位开关〔39〕调到Ⅲ位置，就可以在温度表〔40〕上读出由电位器〔24〕予置的下限控制温度值。

例如：传感器〔13〕在测量被控对像实际温度时输出的第一次mV/℃信号，经电阻〔15〕输入到运放器〔2〕，经运放器〔2〕的放大处理后形成的第二次mV/℃信号与电位器〔23〕、〔24〕动触头输出的代表予置温度值的毫伏电压比较，使运放器〔4〕有≥4伏电压输出，该电压经二极管〔32〕控制音响电路发声，说明被控对像温度值已达到或低于予置下限温度值。在音响电路发声的同时，运放器〔4〕输出的≥4V电压也经二极管〔33〕，将控温状态电路〔6〕的S端置“1”，电路〔6〕Q端置“0”，放大电路〔10〕的输出端3脚输出≥4V电压，固态继电器〔11〕导通，加热开始。在上述比较过程中假定运放器〔5〕的输出端有≥4V电压输出，该电压经二极管〔34〕控制音响电路发生，说明被控温度已达到或超过予置上限温度值，在音响电路发声的同时，运放器〔5〕的输出≥4V电压也经二极管〔35〕将控温状态电路〔6〕R端置“1”，电路〔6〕Q端置“1”，放大电路〔10〕的输出端3脚输出零电压，固态继电器〔11〕截止，加热停止。

本发明应用范围广，具体实施方案有多种形式，从功能角度考虑，可制成单路或多路远距离测温和予置上下限温度超限音响报警装置，单路或多路控温装置。从装置外形考虑，可制成便携式、控制盒式或台式，也可以装入测量电压、电流、电阻的三用表内，解决目前国内外磁电系三用表不带测温和超限音响报警控温功能。

本发明制造成本低廉，可广泛应用于工业、农业、国防建设和科研单位的恒温控制，通断温差可予置控制，上下限音响报警装置。本发明特别适合农业生产使用。例如：电热育苗、家禽孵化、菌种培育、温室蔬菜种植等。

本发明使用的运放器〔2〕、〔4〕、〔5〕、〔36〕的型号是LM324集成电路，也可以在测控温精度允许的条件下选用其它通用型集成运放器。控温状态电路〔6〕的型号是CC4011集成电路。固态继电器是选用无线电杂志1988年第五期29页介绍的交流型固态继电器。电路〔8〕、〔9〕、〔10〕选用NE555集成电路。稳压源〔1〕选用无线电杂志1988年第7期34页介绍的TL431集成稳压源。温度表〔40〕是选用量程0～0.5mA电流表，但表盘应按量程刻有温标刻度。

本测控温器结构简单，使用方便，成本低廉，是一种经济实用的测控温装置。

Claims

1、一种IC音响PN远传测控温装置，它主要由PN温度传感器[13]、稳压源[1]、运放器[2]、[5]、[4]、[36]，电位器[21]、[23]、[24]，二极管[25]，单刀三位开关[39]，温度表[40]、压控音响电路[8]、[9]，控温状态电路[6]，状态放大[10]，固态继电器[11]构成。本发明的特征是PN温度传感器[13]的P区经电阻[12]与稳压源[1]的阴极相接，传感器[13]的P区又经电阻[15]与运放器[2]的反相输入端相接，运放器[2]的输出端经电阻[27]、[28]分别联接到运放器[4]的反相输入端和运放器[5]的同相输入端，二极管[25]的N区接公共地，二极管[25]的P区与稳压源[1]的阴极之间联接有电位器[21]、[23]、[24]，二极管[25]的电压温度系数应≤10^-3/℃，电位器[21]与稳压源[1]的阴极接有电阻[20]，电位器[21]又与二极管[25]的P区之间接有电阻[22]，电位器[21]的滑动极与运放器[2]的输入端之间接有电阻[14]，运放器[2]的反相输入端和输出端之间接有电阻[16]，运放器[2]的反相输入端和输出端之间接有电位器[19]；二极管[17]；[18]，电位器[23]的滑动极经电阻[29]联接到运放器[5]的反相输入端，电位器[23]的滑动极经单刀三位开关[39]联接运放器[36]的同相输入端，电位器[24]的滑动极经电阻[26]联接到运放器[4]的同相输入端，同时，滑动极又经单刀三位开关[39]联接到运放器[36]的同相输入端，运放器[36]的反相输入端与输出端联接后经电阻[37]、电位器[38]接到温度表[40]上，温度表[40]的另一端接到二极管[25]P区，运放器[2]的输出端经电阻[27][28]同时与运放器[4]、[5]的反相输入端和同相输入端相联接，运放器[4]、[5]的输出端与压控音响电路[8]第四管脚之间接有二极管[32]、[34]，运放器[4]的输出端经二极管[33]与控温状态电路[6]S端相联接，运放器[5]的输出端经二极管[35]与控温状态电路[6]R端相联接，控温状态电路[6]的Q端与状态放大[10]的第二管脚相联接，状态放大[10]的第三管脚与固态继电器[11]的“+”号相联结，固态继电器[11]的“-”号与地相联接。

2、根据权利要求1所述控温装置，其特征是PN温度传感器〔13〕是由两支普通硅开关二极管串联组成。

3、根据权利要求1所述控温装置，其特征是稳压源〔1〕的阴极与传感器〔13〕的P区之间接有限流电阻〔12〕，其限流范围为0.5mA～10mA。

4、根据权利要求2所述控温装置，其特征是时间常数≤3秒。

5、根据权利要求1所述控温装置，其特征是电阻〔15〕、〔16〕确定运放器〔2〕的闭环增益和保证温漂被控制在控温精度允许范围内。

6、根据权利要求1所述控温装置，二极管〔17〕、〔18〕、电位器〔19〕用来校定二次mV信号的非线性误差，使非线性误差控制在测控温允许范围内。

7、根据权利要求1所述控温装置，其特征是单刀三位开关〔39〕调到Ⅱ位置，就可以在标有温度刻度的温度表〔40〕上读出电位器〔23〕予置的上限控制温度值。

8、根据权利要求1所述控温装置，其特征是单刀三位开关〔39〕调到Ⅲ位置，就可以在温度表〔40〕上读出由电位器〔24〕予置的下限控制温度值。