CN105179216B - 基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统，由循环水泵，与循环水泵控制端相连接的变频器，与变频器相连接的压力调节器和温度调节器，设置在循环水泵出水口的压力传感器，设置在循环水泵进水口的温度传感器，与温度传感器相连接的温度信号转换模块，与温度信号转换模块相连接的稳频振荡电路和相敏检波电路组成；所述压力传感器还与压力调节器相连接，相敏检波电路则与温度调节器相连接。本发明设置有相敏检波电路，其可以判别温度信号，而对其它的干扰信号进行抑制，这就消除了干扰信号对本发明所造成的影响，提高了本发明对水温的控制精度。

Description

基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统

技术领域

本发明涉及自动控制领域，具体是指基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统。

背景技术

目前循环水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成，因此，不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象，不仅大量浪费电能，而且不能根据温度的变化自动调节水泵的流量，这就导致循环水温度在用户端不能充分散热，又流回热源，造成不必要的浪费，同时，也无法使循环水保持一个恒定的温度值，因此在要求恒温的场合用此方法则并不适用。为了解决上述问题，人们利用温度传感器对循环水的温度进行采集，并用温度调节器对循环水的温度进行自动调节。然而，水温信号在传输的过程中容易受到干扰信号的影响，这在很大程度上影响了温度调节器对水温的控制精度。

发明内容

本发明的目的在于克服传统的循环水泵系统容易受到干扰信号影响的缺陷，提供一种基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统，由循环水泵，与循环水泵控制端相连接的变频器，与变频器相连接的压力调节器和温度调节器，设置在循环水泵出水口的压力传感器，设置在循环水泵进水口的温度传感器，与温度传感器相连接的温度信号转换模块，与温度信号转换模块相连接的稳频振荡电路和相敏检波电路组成；所述压力传感器还与压力调节器相连接，相敏检波电路则与温度调节器相连接。

进一步的，所述相敏检波电路由放大器P1，放大器P2，异或门A1，检波芯片U1，放大器P3，三极管VT5，三极管VT6，正极经电阻R10后与放大器P1的正极相连接、负极则与放大器P1的正极一起形成该相敏检波电路的输入端的电容C9，串接在放大器P1的输出端和异或门A1的正极之间的电阻R11，N极与异或门A1的正极相连接、P极接地的稳压二极管D5，一端与放大器P2的输出端相连接、另一端则与检波芯片U1的CLK管脚相连接的电阻R12，N极与检波芯片U1的CLK管脚相连接、P极则经电阻R13后与检波芯片U1的CLR管脚相连接的稳压二极管D6，一端与异或门A1的输出端相连接、另一端则经电阻R17后与放大器P3的正极相连接的电阻R14，正极与电阻R14和电阻R17的连接点相连接、负极则与检波芯片U1的PR管脚相连接的电容C10，一端与电容C10的正极相连接、另一端则与放大器P3的负极相连接的电阻R16，串接在放大器P3的正极和输出端之间的电阻R18，一端与检波芯片U1的Q1管脚相连接、另一端则与三极管VT5的基极相连接的电阻R15，以及一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端则与放大器P3的输出端一起形成该相敏检波电路的输出端的电阻R19组成；所述放大器P2的负极与电容C9的正极相连接，其正极则与放大器P1的负极相连接；所述检波芯片U1的1D管脚与异或门A1的正极相连接、其CLK管脚则与异或门A1的负极相连接、其Q2管脚则与三极管VT6的基极相连接；所述三极管VT5的集电极与放大器P3的负极相连接、其发射极则与三极管VT6的集电极相连接；所述三极管VT6的发射极接地。

所述的稳频振荡电路由变压器T1，三极管VT3，三极管VT4，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极则顺次经电阻R8和电阻R7后与变压器T1原边的同名端相连接的电容C7，正极与变压器T1原边的同名端相连接、负极接地的电容C5，串接在变压器T1原边的同名端和非同名端之间的电容C6，输入端与三极管VT3的集电极相连接、输出端则与变压器T1原边的非同名端相连接的振荡器X，正极与三极管VT4的发射极相连接、负极则与电容C7的负极相连接的电容C8，以及一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端则与电容C8的负极相连接的同时接地的电阻R9组成；所述三极管VT3的基极与电阻R7和电阻R8的连接点相连接，其发射极则与三极管VT4的基极相连接；所述变压器T1原边的非同名端与三极管VT4的集电极相连接，其同名端则接15V电压；所述变压器T1副边的同名端接地，其非同名端则形成该稳频振荡电路的输出端。

所述温度信号转换模块则由变压器T，与变压器T原边相连接的转换电路，以及与变压器T副边相连接的输出电路组成。

所述的转换电路由三极管VT1，三极管VT2，转换芯片U，一端与变压器T原边的同名端相连接、另一端则经电阻R2后接地的电阻R3，N极与转换芯片U的EN/UVLO管脚相连接、P极则与三极管VT1的集电极相连接的二极管D1，一端与转换芯片U的RFB管脚相连接、另一端则与变压器T原边的非同名端相连接的电阻R5，P极与变压器T原边的同名端相连接、N极则经二极管D3后与变压器T原边的非同名端相连接的稳压二极管D2，一端与转换芯片U的RREF管脚相连接、另一端接地的电阻R6，与转换芯片U的TC管脚相连接的RC滤波电路，正极经电阻R4后与转换芯片U的VC管脚相连接、负极接地的电容C2，以及正极与转换芯片U的BIAS管脚相连接、负极则与电容C2的负极相连接的电容C3组成；所述转换芯片U的EN/UVLO管脚与电阻R3和电阻R2的连接点相连接，其VIN管脚则与变压器T原边的同名端相连接的同时接15V电压，其SW管脚则与三极管VT2的基极相连接，其GND管脚则与电容C3的负极相连接；所述三极管VT2的集电极与变压器T原边的非同名端相连接、其发射极接地。

所述RC滤波电路包括电容C1和电阻R1；所述电容C1和电阻R1相并联，其一个共同端与转换芯片U的TC管脚相连接，其另一个共同端则与电容C2的负极相连接的同时与三极管VT1的基极一起形成该温度信号转换模块的输入端。

所述输出电路包括稳压二极管D4和电容C4；所述稳压二极管D4的P极与变压器T副边的非同名端相连接、其N极则与变压器T副边的同名端一起形成该温度信号转换模块的输出端，所述电容C4的正极与稳压二极管D4的N极相连接、其负极则与变压器T副边的同名端相连接。

为了达到更好的实施效果，所述的转换芯片U优选为LT3512集成芯片，而所述的检波芯片U1则优选为74HC74N集成芯片来实现。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明可以自动对循环水泵中的循环水温度进行调节，使循环水维持在恒定的温度，这样可以充分的利用热能，避免热能浪费。

(2)本发明可以自动对循环水泵中的循环水压力进行调节，使循环水泵处于最佳的工作状态，延长循环水泵的工作寿命。

(3)本发明通过稳频振荡电路可以更好的对温度信号转换模块进行控制，从而使温度信号的转换效果更好，效率更高。

(4)本发明设置有相敏检波电路，其可以判别温度信号，而对其它的干扰信号进行抑制，这就消除了干扰信号对本发明所造成的影响，提高了本发明对水温的控制精度。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图。

图2为本发明的温度信号转换模块电路结构图。

图3为本发明稳频振荡电路的结构图。

图4为本发明相敏检波电路的结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

如图1所示，本发明的基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统，由循环水泵，与循环水泵控制端相连接的变频器，与变频器相连接的压力调节器和温度调节器，设置在循环水泵出水口的压力传感器，设置在循环水泵进水口的温度传感器，与温度传感器相连接的温度信号转换模块，与温度信号转换模块相连接的稳频振荡电路和相敏检波电路组成；所述压力传感器还与压力调节器相连接，相敏检波电路则与温度调节器相连接。

其中，该压力传感器用于采集循环水泵中循环水的压力信号，并传输给压力调节器，而压力调节器可以根据压力信号向变频器发送相应的循环水泵控制信号。温度传感器用于采集循环水泵中循环水的温度信号，并传输给温度信号转换模块，该温度信号转换模块可以把温度信号转换为系统所能识别的数字信号，而稳频振荡电路则用于对温度信号转换模块进行控制。相敏检波电路则可以对干扰信号进行抑制，从而提高控制系统的抗干扰能力。该温度调节器内部预设有循环水的温度，其可以把感应到的循环水实时温度与预设温度进行比较，并根据比较结果向变频器发送循环水泵控制信号。该变频器则可以根据压力调节器和温度调节器所发送的循环水泵控制信号输出相应的频率，对循环水泵的转速和流量进行控制，进而使循环水的水温与预设水温相同，并保持恒定。

为了更好的实施本发明，该变频器优先选用北京宇恒恒业电气自控科技有限公司生产的YH8002-S2型循环泵变频智能控制器来实现。该压力传感器则优选为成都永浩机电工程技术有限公司生产的CHR-100系列压力传感器。而温度传感器则优先采用北京九纯健科技发展有限公司生产的JCJ100ZHFK型活定法兰式温度传感器来实现。而压力调节器、温度调节器则均选用现有技术即可现实。

如图2所示，该温度信号转换模块则由变压器T，与变压器T原边相连接的转换电路，以及与变压器T副边相连接的输出电路组成。

所述的转换电路由三极管VT1，三极管VT2，转换芯片U，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电容C2，电容C3，二极管D1，稳压二极管D2，二极管D3以及RC滤波电路组成。

其中，该RC滤波电路包括电容C1和电阻R1。所述电容C1和电阻R1相并联，其一个共同端与转换芯片U的TC管脚相连接，其另一个共同端则与电容C2的负极相连接的同时与三极管VT1的基极一起形成该温度信号转换模块的输入端。

连接时，该电阻R3的一端与变压器T原边的同名端相连接、其另一端则经电阻R2后接地，二极管D1的N极与转换芯片U的EN/UVLO管脚相连接、其P极则与三极管VT1的集电极相连接，电阻R5的一端与转换芯片U的RFB管脚相连接、其另一端则与变压器T原边的非同名端相连接，稳压二极管D2的P极与变压器T原边的同名端相连接、其N极则经二极管D3后与变压器T原边的非同名端相连接，电阻R6的一端与转换芯片U的RREF管脚相连接、其另一端接地，电容C2的正极经电阻R4后与转换芯片U的VC管脚相连接、其负极接地，电容C3的正极与转换芯片U的BIAS管脚相连接、其负极则与电容C2的负极相连接。

所述转换芯片U的EN/UVLO管脚与电阻R3和电阻R2的连接点相连接，其VIN管脚则与变压器T原边的同名端相连接的同时接15V电压，其SW管脚则与三极管VT2的基极相连接，其GND管脚则与电容C3的负极相连接；所述三极管VT2的集电极与变压器T原边的非同名端相连接、其发射极接地。为了更好的实施本发明，该转换芯片U优选为LT3512集成芯片来实现。

所述输出电路包括稳压二极管D4和电容C4；所述稳压二极管D4的P极与变压器T副边的非同名端相连接、其N极则与变压器T副边的同名端一起形成该温度信号转换模块的输出端，所述电容C4的正极与稳压二极管D4的N极相连接、其负极则与变压器T副边的同名端相连接。

该稳频振荡电路的结构如图3所示，其由变压器T1，三极管VT3，三极管VT4，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电容C5，电容C6，电容C7，电容C8以及振荡器X组成。

连接时，电容C7的正极与三极管VT3的发射极相连接、其负极则顺次经电阻R8和电阻R7后与变压器T1原边的同名端相连接，电容C5的正极与变压器T1原边的同名端相连接、其负极接地，电容C6则串接在变压器T1原边的同名端和非同名端之间，振荡器X的输入端与三极管VT5的集电极相连接、其输出端则与变压器T1原边的非同名端相连接，电容C11的正极与三极管VT4的发射极相连接、其负极则与电容C7的负极相连接，电阻R9的一端与三极管VT4的发射极相连接、其另一端则与电容C8的负极相连接的同时接地。所述三极管VT3的基极与电阻R7和电阻R8的连接点相连接，其发射极则与三极管VT4的基极相连接。所述变压器T1原边的非同名端与三极管VT4的集电极相连接，其同名端则接15V电压。所述变压器T1副边的同名端接地，其非同名端则形成该稳频振荡电路的输出端。其中，电阻R7，电阻R8以及电阻R9为偏置电阻，其可以使稳频振荡电路拥有很好的偏置条件，因此稳频振荡电路所输出的振荡频率稳定性很高，当振荡器X起振时，振荡信号经变压器T1放大后向温度信号转换模块提供驱动信号。

该相敏检波电路的结构如图4所示，其由放大器P1，放大器P2，异或门A1，检波芯片U1，放大器P3，三极管VT5，三极管VT6，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，稳压二极管D5，稳压二极管D6，电容C9以及电容C10组成。

其中，电阻R10，电容C9，放大器P1以及放大器P2组成一个移相电路，其连接方式为：电容C9的正极经电阻R10后与放大器P1的正极相连接、其负极则与放大器P1的正极一起形成该相敏检波电路的输入端；所述放大器P2的负极与电容C9的正极相连接，其正极则与放大器P1的负极相连接。

同时，电阻R11串接在放大器P1的输出端和异或门A1的正极之间，稳压二极管D5的N极与异或门A1的正极相连接、其P极接地，电阻R12的一端与放大器P2的输出端相连接、其另一端则与检波芯片U1的CLK管脚相连接；稳压二极管D6的N极与检波芯片U1的CLK管脚相连接、其P极则经电阻R13后与检波芯片U1的CLR管脚相连接。

电阻R14的一端与异或门A1的输出端相连接、其另一端则经电阻R17后与放大器P3的正极相连接，电容C10的正极与电阻R14和电阻R17的连接点相连接、其负极则与检波芯片U1的PR管脚相连接，电阻R16的一端与电容C10的正极相连接、其另一端则与放大器P3的负极相连接，电阻R18则串接在放大器P3的正极和输出端之间。由此结构，该电阻R14，电阻R16，电阻R17，电阻R18，以及放大器P3则组成一个低通滤波器。

检波芯片U1，电阻R15，电阻R19，三极管VT5以及三极管VT6则组成一个鉴别电路，其连接方式为：电阻R15的一端与检波芯片U1的Q1管脚相连接、其另一端则与三极管VT5的基极相连接，电阻R19的一端与三极管VT5的发射极相连接、其另一端则与放大器P3的输出端一起形成该相敏检波电路的输出端。所述检波芯片U1的1D管脚与异或门A1的正极相连接、其CLK管脚则与异或门A1的负极相连接、其Q2管脚则与三极管VT6的基极相连接。所述三极管VT5的集电极与放大器P3的负极相连接、其发射极则与三极管VT6的集电极相连接；所述三极管VT6的发射极接地。该鉴别电路可以对水温信号进行鉴别，并对干扰信号进行抑制。为了达到更好的实施效果，该检波芯片优先采用74HC74N集成芯片来实现。

如上所述，便可很好的实施本发明。

Claims (7)

1.基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统，由循环水泵，与循环水泵控制端相连接的变频器，与变频器相连接的压力调节器和温度调节器，设置在循环水泵出水口的压力传感器，设置在循环水泵进水口的温度传感器，与温度传感器相连接的温度信号转换模块，以及与温度信号转换模块相连接的稳频振荡电路组成；所述压力传感器还与压力调节器相连接；其特征在于，该温度信号转换模块则通过相敏检波电路与温度调节器相连接；所述相敏检波电路由放大器P1，放大器P2，异或门A1，检波芯片U1，放大器P3，三极管VT5，三极管VT6，正极经电阻R10后与放大器P1的正极相连接、负极则与放大器P1的正极一起形成该相敏检波电路的输入端的电容C9，串接在放大器P1的输出端和异或门A1的正极之间的电阻R11，N极与异或门A1的正极相连接、P极接地的稳压二极管D5，一端与放大器P2的输出端相连接、另一端则与检波芯片U1的CLK管脚相连接的电阻R12，N极与检波芯片U1的CLK管脚相连接、P极则经电阻R13后与检波芯片U1的CLR管脚相连接的稳压二极管D6，一端与异或门A1的输出端相连接、另一端则经电阻R17后与放大器P3的正极相连接的电阻R14，正极与电阻R14和电阻R17的连接点相连接、负极则与检波芯片U1的PR管脚相连接的电容C10，一端与电容C10的正极相连接、另一端则与放大器P3的负极相连接的电阻R16，串接在放大器P3的正极和输出端之间的电阻R18，一端与检波芯片U1的Q1管脚相连接、另一端则与三极管VT5的基极相连接的电阻R15，以及一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端则与放大器P3的输出端一起形成该相敏检波电路的输出端的电阻R19组成；所述放大器P2的负极与电容C9的正极相连接，其正极则与放大器P1的负极相连接；所述检波芯片U1的1D管脚与异或门A1的正极相连接、其CLK管脚则与异或门A1的负极相连接、其Q2管脚则与三极管VT6的基极相连接；所述三极管VT5的集电极与放大器P3的负极相连接、其发射极则与三极管VT6的集电极相连接；所述三极管VT6的发射极接地。

2.根据权利要求1所述的基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统，其特征在于：所述的稳频振荡电路由变压器T1，三极管VT3，三极管VT4，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极则顺次经电阻R8和电阻R7后与变压器T1原边的同名端相连接的电容C7，正极与变压器T1原边的同名端相连接、负极接地的电容C5，串接在变压器T1原边的同名端和非同名端之间的电容C6，输入端与三极管VT3的集电极相连接、输出端则与变压器T1原边的非同名端相连接的振荡器X，正极与三极管VT4的发射极相连接、负极则与电容C7的负极相连接的电容C8，以及一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端则与电容C8的负极相连接的同时接地的电阻R9组成；所述三极管VT3的基极与电阻R7和电阻R8的连接点相连接，其发射极则与三极管VT4的基极相连接；所述变压器T1原边的非同名端与三极管VT4的集电极相连接，其同名端则接15V电压；所述变压器T1副边的同名端接地，其非同名端则形成该稳频振荡电路的输出端；所述温度信号转换模块则由变压器T，与变压器T原边相连接的转换电路，以及与变压器T副边相连接的输出电路组成。

3.根据权利要求2所述的基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统，其特征在于：所述的转换电路由三极管VT1，三极管VT2，转换芯片U，一端与变压器T原边的同名端相连接、另一端则经电阻R2后接地的电阻R3，N极与转换芯片U的EN/UVLO管脚相连接、P极则与三极管VT1的集电极相连接的二极管D1，一端与转换芯片U的RFB管脚相连接、另一端则与变压器T原边的非同名端相连接的电阻R5，P极与变压器T原边的同名端相连接、N极则经二极管D3后与变压器T原边的非同名端相连接的稳压二极管D2，一端与转换芯片U的RREF管脚相连接、另一端接地的电阻R6，与转换芯片U的TC管脚相连接的RC滤波电路，正极经电阻R4后与转换芯片U的VC管脚相连接、负极接地的电容C2，以及正极与转换芯片U的BIAS管脚相连接、负极则与电容C2的负极相连接的电容C3组成；所述转换芯片U的EN/UVLO管脚与电阻R3和电阻R2的连接点相连接，其VIN管脚则与变压器T原边的同名端相连接的同时接15V电压，其SW管脚则与三极管VT2的基极相连接，其GND管脚则与电容C3的负极相连接；所述三极管VT2的集电极与变压器T原边的非同名端相连接、其发射极接地。

4.根据权利要求3所述的基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统，其特征在于：所述RC滤波电路包括电容C1和电阻R1；所述电容C1和电阻R1相并联，其一个共同端与转换芯片U的TC管脚相连接，其另一个共同端则与电容C2的负极相连接的同时与三极管VT1的基极一起形成该温度信号转换模块的输入端。

5.根据权利要求4所述的基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统，其特征在于：所述输出电路包括稳压二极管D4和电容C4；所述稳压二极管D4的P极与变压器T副边的非同名端相连接、其N极则与变压器T副边的同名端一起形成该温度信号转换模块的输出端，所述电容C4的正极与稳压二极管D4的N极相连接、其负极则与变压器T副边的同名端相连接。

6.根据权利要求5所述的基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统，其特征在于：所述的转换芯片U为LT3512集成芯片。

7.根据权利要求1～5任一项所述的基于相敏检波电路的稳频振荡式水泵用恒温自动控制系统，其特征在于：所述的检波芯片U1为74HC74N集成芯片。