CN104536493B - 加热控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加热控制装置,包括振荡器,根据被检测的加热器的温度变化输出不同的振荡频率信号;以及频率解码电路,该频率解码电路的输入端电连接于振荡器的输出端,检测来自于振荡器输出的振荡频率信号是否落入到该频率解码电路的中心频率,根据检测结果输出高电平或者低电平的控制信号;以及开关电路,该开关电路的输入端电连接频率解码电路的输出端,对来自于频率解码电路的信号进行开关控制;以及第一继电器,该第一继电器的线圈电连接于开关电路的输出端,第一继电器的常开触头电连接于加热器所在的电加热回路中。本发明具有结构简单,并且精度高以及安全性好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域,具体涉及一种加热控制装置。
背景技术
现实社会中经常会用到自动恒温加热设备,例如温室大棚在温度不够时的加温控制、自动孵化系统的加热控制、电烙铁烙铁头的温度控制、空调系统的温度控制等。自动控温是通过一些设备保证一定范围内的温度控制在一定的范围内。
自动控温加热电路往往用在需要控制的温度高于环境温度,需要温度测量传感器跟加热体分别完成温度测量跟加热,另外需要自动控制部分根据温度测量的结果判断加热的持续或停止。一般温度测量传感器跟加热体处在同一环境中,往往是紧密结合的两个个体,以保证热量的快速传递,以取得加热环境温度的快速反馈。一般电路中温度测量传感器电路跟加热体加热电路是独立的,通过分别的线路连接到自动控制部分电路。这样的电路结构不但增加了电路的复杂性,而且降低了控制的精度。
发明内容
针对上述技术问题,本发明提供一种结构简单,并且精度高以及安全性好的加热控制装置。
解决上述技术问题的技术方案如下:
加热控制装置,包括:
振荡器,根据被检测的加热器的温度变化输出不同的振荡频率信号;以及
频率解码电路,该频率解码电路的输入端电连接于振荡器的输出端,检测来自于振荡器输出的振荡频率信号是否落入到该频率解码电路的中心频率,根据检测结果输出高电平或者低电平的控制信号;以及
开关电路,该开关电路的输入端电连接频率解码电路的输出端,对来自于频率解码电路的信号进行开关控制;以及
第一继电器,该第一继电器的线圈电连接于开关电路的输出端,第一继电器的常开触头电连接于加热器所在的电加热回路中。
优选地,所述振荡器包括第一电阻、温度传感器、第一电容、555集成电路,第一电阻的一端连接电源正极,第一电阻的另一端与温度传感器的一端连接,温度传感器的另一端与第一电容的一端连接,第一电容的另一端接地,555集成电路的第二引脚和第六引脚并联于温度传感器和第一电容的结点处,555集成电路的第七引脚连接于第一电阻和温度传感器的结点处。
优选地,频率解码电路包括电阻、第三电容、频率解码芯片,电阻的一端与频率解码芯片的第五引脚连接,频率解码芯片的另一端与第三电容的一端连接,第三电容的另一端接地,频率解码芯片的第六引脚连接于电阻与第三电容的结点处。
优选地,所述电阻为可变电阻。
优选地,开关电路包括三极管、光电耦合器、开关管,三极管的基极连接一个基极电阻,三极管的发射极与电源连接,三极管的集电极与光电耦合器的发光二极管的一端连接,光电耦合器的发光二极管的另一端与电源连接,光电耦合器的光敏三极管的集电极与电源连接,第一光电耦合器的光敏三极管的发射极与开关管的输入端连接。
优选地,开关电路还包括稳压管,该稳压管的一端与开关管的输出端连接,稳压管的另一端接地。
优选地,开关管为MOS管,该MOS管的栅极与光电耦合器的光敏三极管的发射极连接,MOS管的栅极和源极之间连接一个第五电阻。
还包括电压控制器,该电压控制器对供给于加热器的交流电压进行采样,并对采样的信号进行解析后输出控制信号;以及
第二继电器,该第二继电器的线圈连接于电压控制器的输出端,第二继电器的常闭触头电连接于加热器的电加热回路中。
优选地,电压控制器包括采样电路,该采样电路对供给于加热器的电压进行采集;以及
滤波整流电路,该滤波整流电路对供给于加热器的电压进行滤波和整流后,输出稳定的直流电压;以及
电子开关,该电子开关的控制引脚分别与采样电路和一个二极管连接,电子开关的电源输入引脚与滤波整流电路连接,电子开关的输出引脚与第二继电器连接。
优选地,电压控制器还包括一个续流二极管,该续流二极管的两端并联于第二继电器的线圈的两端。
采用了上述方案,本发明利用振荡器对温度的检测所产生的频率信号,由频率解码电路对该频率信号进行判断,准确地得出加热器加热时的温度是否到达指定的温度范围内,并由开关电路对频率解码电路输出的信号进行控制,从而对加热器所在的加热回路进行控制,本发明将传感器合并到振荡器中,减少了线路的连接,提高了对温度检测的精度,为判断加热器的温度值的准度提供了可靠依据,在设置了开关电路后,对对频率解码电路输出的信号进行控制,可以避免一些意外事故引起的误加热操作,增加了控制电路的安全性。另外,在设置了电压控制器以后,可以避免因电压激增而使加热器寿命降低甚至烧毁加热器的问题。因此,本发明从整体上来说具体结构简单以及精度高和安全性好的优点。
附图说明
图1为本发明的加热控制装置的电路方框图;
图2为本发明中的振荡器和频率解码电路的电路结构示意图;
图3为本发明中开关电路的电路结构示意图;
图4为本发明中电压控制器的电路结构示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示,本发明的加热控制装置,包括:
振荡器10,根据被检测的加热器JR的温度变化输出不同的振荡频率信号;以及
频率解码电路20,该频率解码电路的输入端电连接于振荡器的输出端,检测来自于振荡器输出的振荡频率信号是否落入到该频率解码电路的中心频率,根据检测结果输出高电平或者低电平的控制信号;以及
开关电路30,该开关电路的输入端电连接于频率解码电路的输出端,对来自于频率解码电路的信号进行开关控制;以及
第一继电器,该第一继电器的线圈K1电连接于开关电路的输出端,第一继电器的常开触头K11电连接于加热器所在的电加热回路中;以及
电压控制器40,该电压控制器40对供给于加热器JR的交流电压进行采样,并对采样的信号进行解析后输出控制信号;以及
第二继电器,该第二继电器的线圈K2连接于电压控制器的输出端,第二继电器的常闭触头K21电连接于加热器JR的电加热回路中。
下面对各部分的电路结构进行详细说明:
如图2所示,所述振荡器10包括第一电阻R1、温度传感器RT、第一电容C1、555集成电路IC1。第一电阻R1的一端连接电源正极,第一电阻R1的另一端与温度传感器RT的一端连接,温度传感器RT优选为热敏电阻,温度传感器RT的另一端与第一电容C1的一端连接,第一电容C1的另一端接地,555集成电路IC1的第二引脚和第六引脚并联于温度传感器RT和第一电容C1的结点处,555集成电路IC1的第七引脚连接于第一电阻R1和温度传感器RT的结点处。555集成电路IC1的第8引脚连接电源正极,555集成电路IC1的第1引脚接地,555集成电路IC1的第5引脚通过第二电容C2接地。第一电阻R1、温度传感器RT、第一电容C1以及555集成电路IC1组成一个自激多谐振荡器,第一电阻R1、温度传感器RT、第一电容C1工作时产生的振荡频率将发生变化,频率的变化通过555集成电路IC1输出。
如图2所示,频率解码电路20包括电阻RP1、第三电容C3、频率解码芯片IC2、第四电容C4、第五电容C5。所述电阻RP1为可变电阻,电阻RP1的一端与频率解码芯片IC2的第五引脚连接,频率解码芯片IC2的型号为LM567,频率解码芯片IC2的另一端与第三电容C3的一端连接,第三电容C3的另一端接地,频率解码芯片IC2的第六引脚连接于电阻RP1与第三电容C3的结点处。频率解码芯片IC2的第三引脚(为频率解码芯片IC2的输入端)与555集成电路IC1的第三引脚(为555集成电路IC1的输出端)连接,频率解码芯片IC2的第四引脚连接电源,频率解码芯片IC2的第七引脚接地,频率解码芯片IC2的第一引脚通过第四电容C4接地,频率解码芯片IC2的第二引脚通过第五电容C5接地,频率解码芯片IC2的第八引脚(为输出端)与反相器30连接。
如图3所示,开关电路30包括三极管Q1、光电耦合器VC1、开关管Q2、稳压管VD0,三极管Q1的基极连接一个基极电阻R0,三极管Q1的发射极与电源连接,三极管Q1的集电极与光电耦合器VC1的发光二极管的一端连接,光电耦合器VC1的发光二极管的另一端与电源连接,光电耦合器VC1的光敏三极管的集电极与电源连接,电耦合器VC1的光敏三极管的发射极与开关管Q2的输入端连接。稳压管VD0的一端与开关管Q2的输出端连接,稳压管VD0的另一端接地。稳压管VD0是在输出断开后给输出电流提供旁路功能,防止电流源开路。开关管Q2为MOS管,该MOS管的栅极与光电耦合器VC1的光敏三极管的发射极连接,MOS管的栅极和源极之间连接一个第五电阻R5,第五电阻R5用于提主输出电流的精度。第五电阻R5的阻值不能过小,否则将会影响输出电流的精度。
电压控制器40包括采样电路、滤波整流电路、电子开关,采样电路对供给于加热器的电压进行采集,滤波整流电路对供给于加热器的电压进行滤波和整流后,输出稳定的直流电压,电子开关IC3的控制引脚分别与采样电路和一个二极管VS1连接,电子开关IC3的电源输入引脚与滤波整流电路连接,电子开关IC3的输出引脚与第二继电器连接。
采样电路包括第一二极管VD1、第六电阻R6、可变电阻RP2,括第一二极管VD1的阳极端与供给加热器JP的交流电源的正极端连接,第一二极管VD1的阴极端与第六电阻R6的一端连接,第六电阻R6的另一端与可变电阻RP2的第一连接端连接,可变电阻RP2的第二连接与交流电源的负极连接,可变电阻RP2的第三连接端通过第七电阻R7与电子开关IC3的控制引脚连接。一个第八电容C8的两端分别与可变电阻RP2的第一连接端和第二连接端连接。
滤波整流电路包括第九电容C9、第二二极管VD2,第九电容C9的一端与供给加热器JP的交流电源的正极端连接,第九电容C9的另一端与第二二极管VD2的阳极端连接,第二二极管VD2的阴极端与电子开关IC3的电源输入引脚连接。一个第八电阻R8的两端分别与第九电容C9的两端连接。一个第一稳压二极管VS2的阴极端连接在第二二极管的阴极端,第一稳压二极管VS2的阳极端与接地。当交流电经第九电容滤波,再经第二二极管VD2整流后,由第一稳压二极管VS2对输出的直流电压进行稳压,这样为电子开关IC3提供稳定的直流电压。
电子开关IC3为的型号为TWH8778型芯片,电子开关IC3的接地引脚和控制引脚之间连接一个第十电容C10,电子开关IC3的输出引脚与第二继电器的线圈K2的一端连接,第二继电器的线圈K2的另一端接地,第二继电器的常闭触头K21串接在加热器JR所在的加热回路中。在第二继电器的线圈K2的两端还并联一个续流二极管VD3,由于线圈K2中蓄有电能,通过续流二极管VD3与线圈K2组成一个放电回路,避免线圈K2上的电能在放电直接作用于电子开关IC3上,对电子开关IC3形成保护作用。
本发明的工作过程如下:
当温度传感器RT检测到的温度引起振荡器10的振荡频率变化时,振荡器10的555集成电路IC1输出的信号送入到频率解码电路中的频率解码芯片IC2中,当输入频率落在频率解码芯片IC2的中心频率时,频率解码芯片IC2的第八引脚输出一个低电平。当555集成电路IC1输出的频率信号没有落入到频率解码芯片IC2的中心频率,则频率解码芯片IC2的第八引脚输出一个高电平。
若频率解码电路输出的电平为高电平时,该高电平驱使开关电路30中的三极管Q1导通,从而第一光电耦合器VC1导通,进而使开关管Q2导通,从开关管Q2的输出端输出电流到达第一继电器的线圈K1,第一继电器的线圈K1得电,从而第一继电器的常开触头K11闭合,这样,加热器JR所在的加热回路导通,因此,加热器JR进行加热工作。
若频率解码电路输出的电平为低电平时,低电平无法驱使开关电路30中的三极管Q1导通,则开关电路30对频率解码芯片IC2输出的输出进行关断,致使第一继电器的线圈K1无法得电而导通,第一继电器的常开触头K11不会闭合,这样,加热器JR所在的加热回路也就不会导通,因此,加热器JR停止加热。
例如,要求加热器JR达到100—110℃,当加热控制装置启动后,加热器JR的温度为常温状态,温度传感器RT检测的温度所产生的频率变化不会落入到频率解码芯片IC2的中心频率中,因此,频率解码芯片IC2的第八引脚输出一个高电平信号,该高电平信号使得开关电路30导通,从而第一继电器的线圈K1得电,第一继电器的常开触头K11闭合,加热器开始加热工作。随着加热的温度升高,当加热器的温度来到100—110℃的范围内时,温度传感器RT检测的温度所产生的频率变化落入到频率解码芯片IC2设置的中心频率中,这时,频率解码芯片IC2输出低电平信号,该低电平信号被开关电路30所关断,第一继电器失电,第一继电器的常开触头K11断开,切断供电电源,加热器JR失电,停止加热。如此反复,从而使加热的温度控制在100—110℃的范围内。
加热器JR在加热过程中,如果交流电不稳定,通过采样电路对交流电压的采样,并将采样的电压信号送往电子开关IC3。当电压正常时,二极管VS1不能导通,电子开关IC3的输出引脚输出低电平,第二继电器的线圈K2处于失电状态,串接于加热回路中的常闭触头K21处于闭合状态,加热器可以进入工作状态。当交流电压高出正常电压值时,二极管VS1被击穿而导通,电子开关IC3的输出引脚输出高电平,第二继电器的线圈K2处于得电状态,串接于加热回路中的常闭触头K21处于断开状态,切断供给加热器的电源,加热器不能进入工作。电压控制器40可以避免因电压激增而使加热器寿命降低甚至烧毁加热器的问题。
Claims (2)
1.加热控制装置,其特征在于,包括:
振荡器,根据被检测的加热器的温度变化输出不同的振荡频率信号;以及频率解码电路,该频率解码电路的输入端电连接于振荡器的输出端,检测来自于振荡器输出的振荡频率信号是否落入到该频率解码电路的中心频率,根据检测结果输出高电平或者低电平的控制信号;以及开关电路,该开关电路的输入端电连接于频率解码电路的输出端,对来自于频率解码电路的信号进行开关控制;以及第一继电器,该第一继电器的线圈电连接于开关电路的输出端,第一继电器的常开触头电连接于加热器所在的电加热回路中;
所述振荡器包括第一电阻(R1)、温度传感器(RT)、第一电容(C1)、555集成电路(IC1),第一电阻(R1)的一端连接电源正极,第一电阻(R1)的另一端与温度传感器(RT)的一端连接,温度传感器(RT)的另一端与第一电容(C1)的一端连接,第一电容(C1)的另一端接地,555集成电路(IC1)的第二引脚和第六引脚并联于温度传感器(RT)和第一电容(C1)的结点处,555集成电路(IC1)的第七引脚连接于第一电阻(R1)和温度传感器(RT)的结点处;
频率解码电路包括电阻(RP1)、第三电容(C3)、频率解码芯片(IC2),电阻(RP1)的一端与频率解码芯片(IC2)的第五引脚连接,电阻(RP1)的另一端与第三电容(C3)的一端连接,第三电容(C3)的另一端接地,频率解码芯片(IC2)的第六引脚连接于电阻(RP1)与第三电容(C3)的结点处;
所述电阻(RP1)为可变电阻;
开关电路包括三极管(Q1)、光电耦合器(VC1)、开关管(Q2),三极管(Q1)的基极连接一个基极电阻(R0),三极管(Q1)的发射极与电源连接,三极管(Q1)的集电极与光电耦合器(VC1)的发光二极管的一端连接,光电耦合器(VC1)的发光二极管的另一端与电源连接,光电耦合器(VC1)的光敏三极管的集电极与电源连接,光电耦合器(VC1)的光敏三极管的发射极与开关管(Q2)的输入端连接;
开关电路还包括稳压管(VD0),该稳压管(VD0)的一端与开关管(Q2)的输出端连接,稳压管的另一端接地;
开关管(Q2)为MOS管,该MOS管的栅极与光电耦合器(VC1)的光敏三极管的发射极连接,MOS管的栅极和源极之间连接一个第五电阻(R5)。
2.根据权利要求1所述的加热控制装置,其特征在于,所述加热控制装置工作过程如下:
当温度传感器RT检测到的温度引起振荡器(10)的振荡频率变化时,振荡器(10)的555集成电路IC1输出的信号送入到频率解码电路中的频率解码芯片IC2中,当输入频率落在频率解码芯片IC2的中心频率时,频率解码芯片IC2的第八引脚输出一个低电平;当555集成电路IC1输出的频率信号没有落入到频率解码芯片IC2的中心频率,则频率解码芯片IC2的第八引脚输出一个高电平;
若频率解码电路输出的电平为高电平时,该高电平驱使开关电路中的三极管Q1导通,从而第一光电耦合器VC1导通,进而使开关管Q2导通,从开关管Q2的输出端输出电流到达第一继电器的线圈K1,第一继电器的线圈K1得电, 从而第一继电器的常开触头K11闭合,这样,加热器JR所在的加热回路导通,因此,加热器JR进行加热工作;
若频率解码电路输出的电平为低电平时,低电平无法驱使开关电路30中的三极管Q1导通,则开关电路(30)对频率解码芯片IC2输出的输出进行关断,致使第一继电器的线圈K1无法得电而导通,第一继电器的常开触头K11不会闭合,这样,加热器JR所在的加热回路也就不会导通,因此,加热器JR停止加热;
要求加热器JR达到100-110℃,当加热控制装置启动后,加热器JR的温度为常温状态,温度传感器RT检测的温度所产生的频率变化不会落入到频率解码芯片IC2的中心频率中,因此,频率解码芯片IC2的第八引脚输出一个高电平信号,该高电平信号使得开关电路(30)导通,从而第一继电器的线圈K1得电,第一继电器的常开触头K11闭合,加热器开始加热工作;随着加热的温度升高,当加热器的温度来到100-110℃的范围内时,温度传感器RT检测的温度所产生的频率变化落入到频率解码芯片IC2设置的中心频率中,这时,频率解码芯片IC2输出低电平信号,该低电平信号被开关电路(30)所关断,第一继电器失电,第一继电器的常开触头K11断开,切断供电电源,加热器JR失电,停止加热;如此反复,从而使加热的温度控制在100-110℃的范围内;
加热器JR在加热过程中,如果交流电不稳定,通过采样电路对交流电压的采样,并将采样的电压信号送往电子开关IC3;当电压正常时,二极管VS1不能导通,电子开关IC3的输出引脚输出低电平,第二继电器的线圈K2处于失电状态,串接于加热回路中的常闭触头K21处于闭合状态,加热器可以进入工作状态;当交流电压高出正常电压值时,二极管VS1被击穿而导通,电子开关IC3的输出引脚输出高电平,第二继电器的线圈K2处于得电状态,串接于加热回路中的常闭触头K21处于断开状态,切断供给加热器的电源,加热器不能进入工作;电压控制器可以避免因电压激增而使加热器寿命降低甚至烧毁加热器的问题。
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