CN107390748A - 一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路，包括电源电路、温度检测放大电路、锯齿波发生器、脉宽控制电路、比较放大电路、控制执行电路、温度指示电路、超温保护电路和声、光报警电路；所述电源电路由电源变压器T、整流桥堆UR、滤波电容器C5～C7和三端稳压集成电路IC1和IC7组成；温度检测放大电路由温度传感器集成电路IC2、电阻器R4～R6、运算放大器IC6内部的 N1、电容器C1、C2和电感器L组成；锯齿波发生器由时基集成电路IC3、二极管VD1、VD2、电阻器R7～R9、晶体管V6和电容器C3、C4组成。本发明的控制装置采用脉宽调制技术控温，具有数字温度显示、超温报警和自动保护功能，控制两路负载，使受控场所温度恒定为25～42℃范围内某一温度值上。
Description
技术领域
本发明属于自动化控制技术领域，具体涉及一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路。
背景技术
传统的温度采集及报警电路设计采用正负电源供电轨对轨运放电路来实现温度的变换以及报警电路，其电路比较复杂而且输出的负电压不利于模 / 数转换器的直接采集 ；现在也有直接采用软件处理的方法，通过微处理器采集温度数据，软件算法来对温度数据进行处理报警，这种方法比较简单，但是可靠性不高，当微处理器出现故障时，整个报警系统就不能正常工作了。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种采用脉宽调制技术控温，具有数字温度显示、超温报警和自动保护功能，控制两路负载的的恒温控制电路。
技术方案：本发明所述的一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路，包括电源电路、温度检测放大电路、锯齿波发生器、脉宽控制电路、比较放大电路、控制执行电路、温度指示电路、超温保护电路和声、光报警电路；所述电源电路由电源变压器T、整流桥堆UR、滤波电容器C5～C7和三端稳压集成电路IC1和IC7组成，所述电源变压器T的输出端连接有整流桥堆UR，所述整流桥堆UR的输出端分别连接有滤波电容器C7以及三端稳压集成电路IC7的输入端，所述三端稳压集成电路IC7的输出端分别连接有滤波电容器C6以及三端稳压集成电路IC1的输入端，所述三端稳压集成电路IC1的输出端连接有滤波电容器C5；所述温度检测放大电路由温度传感器集成电路IC2、电阻器R4～R6、运算放大器IC6内部的 N1、电容器C1、C2和电感器L组成，所述温度传感器集成电路IC2的输出端分别连接有电容器C1、电感器L，所述电感器L还通过电阻器R4连接有N1的正极，所述N1的负极并联连接有电阻器R5、R6，所述电阻器R6与N1的输出端连接，所述滤波电容器C5还连接有电阻器R3、R2以及电容器C2；所述锯齿波发生器由时基集成电路IC3、二极管VD1、VD2、电阻器R7～R9、晶体管V6和电容器C3、C4组成，所述时基集成电路IC3的7脚通过电阻器R7与晶体管V6的集电极连接，所述晶体管V6的发射极连接有电阻器R8，所述晶体管V6的基极分别连接有串联的二极管VD1、VD2以及电阻器R9，所述晶体管V6的集电极还连接有时基集成电路IC3的2脚、6脚以及电容器C4，所述电容器C4通过电容器C3与所述时基集成电路IC3的5脚连接；所述脉宽控制电路由IC6内部的运算放大器N2和电位器RP3组成，所述运算放大器N2的正极与所述时基集成电路IC3的2脚、6脚连接，所述运算放大器N2的负极通过电位器RP3与所述时基集成电路IC3的1脚、电容器C3以及电容器C4连接；所述比较放大电路由三端精密稳压集成电路IC4、电阻器R1、R10、R11、IC6内部的运算放大器N3、N4和电位器RP1、RP2组成，所述三端精密稳压集成电路IC4的电源端通过电阻R1与电源连接，所述三端精密稳压集成电路IC4的控制端并联连接有电阻器R10、R11，所述电阻器R10还并联连接有电位器RP1、RP2，所述电位器RP1与IC6内部的运算放大器N3的正极连接，所述电位器RP2与所述运算放大器N4的正极连接，所述运算放大器N3、N4的负极同时与N1的输出端连接；所述控制执行电路由电阻器R13～R15、R18～R22、晶体管V1、V2、光耦合器VLC1 、VLC2和晶闸管VT1、VT2组成；所述温度指示电路由数字电压表、电阻器R2、R3和电容器C5组成，所述超温保护电路由电阻器R17、R23、晶体管V3、V4、二极管VD3和继电器K组成，所述声、光报警电路由三端双色发光二极管VL3、电阻器R16、R12、稳压二极管VS、晶体管V5、音乐集成电路IC5和扬声器BL组成。
进一步的，所述电阻器R1～R23选用l/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。
进一步的，所述电位器RP1～RP3选用小型实心电位器或可变电阻器。
进一步的，所述电容器C1和C3均选用独石电容器；C2、C4~C6均选用耐压值为16V的铝电解电容器；C7选用耐压值为25V的铝电解电容器。
进一步的，所述二极管VD1、VD2选用1N4148型硅开关二极管；VD3选用1N4007型硅整流二极管。
进一步的，所述发光二极管VL1和VL2均选用∮3mm的高亮度发光二极管；VL3选用2EF302型三端发光二极管。
进一步的，所述VS选用l/2W、3.9V的硅稳压二极管。
进一步的，所述晶体管V1、V2、V4和V5选用S8050或C8050型硅NPN晶体管；V3选用59013型硅NPN晶体．管；y6选用59011型硅PNP晶体管。
进一步的，所述IC1选用LM78L05型三端稳压集成电路；IC2选用LM35D型温度传感器集成电路；IC3选用NE555型时基集成电路；IC4选用TL431或pA431型三端精密稳压集成电路；IC5选用KD9561等型号的报警音效集成电路；IC6选用LM324型四运放集成电路；IC7选用LM7809型三端稳压集成电路。
进一步的，所述VLC1和VLC2均选用M0C3061型光耦合器。
有益效果：本发明的控制电路采用脉宽调制技术控温，具有数字温度显示、超温报警和自动保护功能，控制两路负载，使受控场所温度恒定为25～42℃范围内某一温度值上。
附图说明
图1为本发明的电路原理结构图。
具体实施方式
如图1所示的一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路，包括电源电路、温度检测放大电路、锯齿波发生器、脉宽控制电路、比较放大电路、控制执行电路、温度指示电路、超温保护电路和声、光报警电路。
所述电源电路由电源变压器T、整流桥堆UR、滤波电容器C5～C7和三端稳压集成电路IC1和IC7组成，所述电源变压器T的输出端连接有整流桥堆UR，所述整流桥堆UR的输出端分别连接有滤波电容器C7以及三端稳压集成电路IC7的输入端，所述三端稳压集成电路IC7的输出端分别连接有滤波电容器C6以及三端稳压集成电路IC1的输入端，所述三端稳压集成电路IC1的输出端连接有滤波电容器C5。
所述温度检测放大电路由温度传感器集成电路IC2、电阻器R4～R6、运算放大器IC6内部的 N1、电容器C1、C2和电感器L组成，所述温度传感器集成电路IC2的输出端分别连接有电容器C1、电感器L，所述电感器L还通过电阻器R4连接有N1的正极，所述N1的负极并联连接有电阻器R5、R6，所述电阻器R6与N1的输出端连接，所述滤波电容器C5还连接有电阻器R3、R2以及电容器C2。
所述锯齿波发生器由时基集成电路IC3、二极管VD1、VD2、电阻器R7～R9、晶体管V6和电容器C3、C4组成，所述时基集成电路IC3的7脚通过电阻器R7与晶体管V6的集电极连接，所述晶体管V6的发射极连接有电阻器R8，所述晶体管V6的基极分别连接有串联的二极管VD1、VD2以及电阻器R9，所述晶体管V6的集电极还连接有时基集成电路IC3的2脚、6脚以及电容器C4，所述电容器C4通过电容器C3与所述时基集成电路IC3的5脚连接。
所述脉宽控制电路由IC6内部的运算放大器N2和电位器RP3组成，所述运算放大器N2的正极与所述时基集成电路IC3的2脚、6脚连接，所述运算放大器N2的负极通过电位器RP3与所述时基集成电路IC3的1脚、电容器C3以及电容器C4连接。
所述比较放大电路由三端精密稳压集成电路IC4、电阻器R1、R10、R11、IC6内部的运算放大器N3、N4和电位器RP1、RP2组成，所述三端精密稳压集成电路IC4的电源端通过电阻R1与电源连接，所述三端精密稳压集成电路IC4的控制端并联连接有电阻器R10、R11，所述电阻器R10还并联连接有电位器RP1、RP2，所述电位器RP1与IC6内部的运算放大器N3的正极连接，所述电位器RP2与所述运算放大器N4的正极连接，所述运算放大器N3、N4的负极同时与N1的输出端连接。
所述控制执行电路由电阻器R13～R15、R18～R22、晶体管V1、V2、光耦合器VLC1 、VLC2和晶闸管VT1、VT2组成；所述温度指示电路由数字电压表、电阻器R2、R3和电容器C5组成，所述超温保护电路由电阻器R17、R23、晶体管V3、V4、二极管VD3和继电器K组成，所述声、光报警电路由三端双色发光二极管VL3、电阻器R16、R12、稳压二极管VS、晶体管V5、音乐集成电路IC5和扬声器BL组成。
上述电路的元器件选择如下：
进一步的，所述电阻器R1～R23选用l/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。
进一步的，所述电位器RP1～RP3选用小型实心电位器或可变电阻器。
进一步的，所述电容器C1和C3均选用独石电容器；C2、C4~C6均选用耐压值为16V的铝电解电容器；C7选用耐压值为25V的铝电解电容器。
进一步的，所述二极管VD1、VD2选用1N4148型硅开关二极管；VD3选用1N4007型硅整流二极管。
进一步的，所述发光二极管VL1和VL2均选用∮3mm的高亮度发光二极管；VL3选用2EF302型三端发光二极管。
进一步的，所述VS选用l/2W、3.9V的硅稳压二极管。
进一步的，所述晶体管V1、V2、V4和V5选用S8050或C8050型硅NPN晶体管；V3选用59013型硅NPN晶体．管；y6选用59011型硅PNP晶体管。
进一步的，所述IC1选用LM78L05型三端稳压集成电路；IC2选用LM35D型温度传感器集成电路；IC3选用NE555型时基集成电路；IC4选用TL431或pA431型三端精密稳压集成电路；IC5选用KD9561等型号的报警音效集成电路；IC6选用LM324型四运放集成电路；IC7选用LM7809型三端稳压集成电路。
进一步的，所述VLC1和VLC2均选用M0C3061型光耦合器。
本控制电路的工作原理如下：
交流220V电压经T降压、UR整流、C7滤波及IC7稳压后，为锯齿波发生器、脉宽控制电路、比较放大电路、控制执行电路和超温保护电路提供+9V工作电压。此时V4饱和导通，K通电吸合，其常开触头接通。+9V电压还经IC1二次稳压为+5V，作为IC2和数字电压表的工作电源。
IC2将检测到的温度信息转换成电压信号，此信号经C1、L和C2滤波后，一路经R2和R3分压后送至数字电压表，通过数字电压表显示出温度值；另一路经运算放大器N1放大后，作为运算放大器N2～N4的取样电压。IC4和RI、RIO、R11、RP1、RP2为N3的正相输人端和N4的反相输人端提供基准电压。
锯齿波发生器振荡工作后，产生峰值为6V、谷值为3V锯齿波锯齿波脉冲电压信号，加至运算放大器N2正相输人端，与其反相输人端的电压信号（与温度变化成正比关系）进行比较。当N2正相输人端电压高于反相输人端电压时，N2输出高电平，使V1导通，VL2和VLC1内部的发光二极管点亮，VLC1内部的光控晶间管在市电过零区导通，使VT1受触发而导通，主电热器EH1通电开始加温。
随着恒温箱内温度的升高，运算放大器Nl的输出电压开始增大，使N2反相输人端电压也增高，在一个锯齿波脉冲电压周期内输出高电平的时间减少，EH1通电时间减少，升温的速度减弱。当温度升高使N2反相输人端电压大于6V（即锯齿波脉冲电压的峰值）时，在整个锯齿波脉冲电压周期内N2一直输出低电平，ELI停止加热，温度不再上升。当温度略有下降时，N2又输出高电平，EH1又开始加温。如此周而复始，使温度恒定在RP2设定的温度值上。
运算放大器N3和N4接成窗口比较器。在刚开始加温时，由于恒温箱内温度过低，N3因反相输入端的取样电压低于其正相输人端的基准电压而输出高电平，使VL3内部的绿色发光二极管点亮，IC5工作，其输出的报警电信号经1l5放大后，驱动BI，发出报警声；同时V2导通，VL1和VLC2内部的发光二极管点亮，YLC2内部的光耦晶问管导通，使VT2受触发而导通，副电热器EH2通电加热。此时，主电热器EH1和副电热器EH2同时加热，使恒温箱内温度迅速上升，从而缩短了加温时间。
若由于某种原因（例如温度检测电路失控或N2、VI、VLC、VT1等某元器件损坏时）使恒温箱内温度超过RP2设定的最高温度限制值时，运算放大器N4将输出高电平，使VL3内部的红色发光二极管点亮，IC5工作，BL发出报警声；同时V3导通，使V4截止，K断电释放，其常开触头断开，EH1和EH2断电停止工作。
改变R8的阻值，可改变锯齿波发生器输出的锯齿波脉冲电压周期（一般为1～10s）。
本发明的控制装置采用脉宽调制技术控温，具有数字温度显示、超温报警和自动保护功能，控制两路负载，使受控场所温度恒定为25～42℃范围内某一温度值上。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路，其特征在于：包括电源电路、温度检测放大电路、锯齿波发生器、脉宽控制电路、比较放大电路、控制执行电路、温度指示电路、超温保护电路和声、光报警电路；所述电源电路由电源变压器T、整流桥堆UR、滤波电容器C5～C7和三端稳压集成电路IC1和IC7组成，所述电源变压器T的输出端连接有整流桥堆UR，所述整流桥堆UR的输出端分别连接有滤波电容器C7以及三端稳压集成电路IC7的输入端，所述三端稳压集成电路IC7的输出端分别连接有滤波电容器C6以及三端稳压集成电路IC1的输入端，所述三端稳压集成电路IC1的输出端连接有滤波电容器C5；所述温度检测放大电路由温度传感器集成电路IC2、电阻器R4～R6、运算放大器IC6内部的 N1、电容器C1、C2和电感器L组成，所述温度传感器集成电路IC2的输出端分别连接有电容器C1、电感器L，所述电感器L还通过电阻器R4连接有N1的正极，所述N1的负极并联连接有电阻器R5、R6，所述电阻器R6与N1的输出端连接，所述滤波电容器C5还连接有电阻器R3、R2以及电容器C2；所述锯齿波发生器由时基集成电路IC3、二极管VD1、VD2、电阻器R7～R9、晶体管V6和电容器C3、C4组成，所述时基集成电路IC3的7脚通过电阻器R7与晶体管V6的集电极连接，所述晶体管V6的发射极连接有电阻器R8，所述晶体管V6的基极分别连接有串联的二极管VD1、VD2以及电阻器R9，所述晶体管V6的集电极还连接有时基集成电路IC3的2脚、6脚以及电容器C4，所述电容器C4通过电容器C3与所述时基集成电路IC3的5脚连接；所述脉宽控制电路由IC6内部的运算放大器N2和电位器RP3组成，所述运算放大器N2的正极与所述时基集成电路IC3的2脚、6脚连接，所述运算放大器N2的负极通过电位器RP3与所述时基集成电路IC3的1脚、电容器C3以及电容器C4连接；所述比较放大电路由三端精密稳压集成电路IC4、电阻器R1、R10、R11、IC6内部的运算放大器N3、N4和电位器RP1、RP2组成，所述三端精密稳压集成电路IC4的电源端通过电阻R1与电源连接，所述三端精密稳压集成电路IC4的控制端并联连接有电阻器R10、R11，所述电阻器R10还并联连接有电位器RP1、RP2，所述电位器RP1与IC6内部的运算放大器N3的正极连接，所述电位器RP2与所述运算放大器N4的正极连接，所述运算放大器N3、N4的负极同时与N1的输出端连接；所述控制执行电路由电阻器R13～R15、R18～R22、晶体管V1、V2、光耦合器VLC1 、VLC2和晶闸管VT1、VT2组成；所述温度指示电路由数字电压表、电阻器R2、R3和电容器C5组成，所述超温保护电路由电阻器R17、R23、晶体管V3、V4、二极管VD3和继电器K组成，所述声、光报警电路由三端双色发光二极管VL3、电阻器R16、R12、稳压二极管VS、晶体管V5、音乐集成电路IC5和扬声器BL组成。
2.根据权利要求1所述的一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路，其特征在于：所述电阻器R1～R23选用l/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。
3.根据权利要求1所述的一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路，其特征在于：所述电位器RP1～RP3选用小型实心电位器或可变电阻器。
4.根据权利要求1所述的一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路，其特征在于：所述电容器C1和C3均选用独石电容器；C2、C4~C6均选用耐压值为16V的铝电解电容器；C7选用耐压值为25V的铝电解电容器。
5.根据权利要求1所述的一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路，其特征在于：所述二极管VD1、VD2选用1N4148型硅开关二极管；VD3选用1N4007型硅整流二极管。
6.根据权利要求1所述的一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路，其特征在于：所述发光二极管VL1和VL2均选用∮3mm的高亮度发光二极管；VL3选用2EF302型三端发光二极管。
7.根据权利要求1所述的一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路，其特征在于：所述VS选用l/2W、3.9V的硅稳压二极管。
8.根据权利要求1所述的一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路，其特征在于：所述晶体管V1、V2、V4和V5选用S8050或C8050型硅NPN晶体管；V3选用59013型硅NPN晶体．管；y6选用59011型硅PNP晶体管。
9.根据权利要求1所述的一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路，其特征在于：所述IC1选用LM78L05型三端稳压集成电路；IC2选用LM35D型温度传感器集成电路；IC3选用NE555型时基集成电路；IC4选用TL431或pA431型三端精密稳压集成电路；IC5选用KD9561等型号的报警音效集成电路；IC6选用LM324型四运放集成电路；IC7选用LM7809型三端稳压集成电路。
10.根据权利要求1所述的一种具有自保护功能的自动化恒温控制电路，其特征在于：所述VLC1和VLC2均选用M0C3061型光耦合器。
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