CN107741696A - 用于电动执行器的环境温度自适应控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于电动执行器的环境温度自适应控制电路及其控制方法，包括安装在电动执行器上的温度传感器、湿度传感器、光电隔离模块、可控硅模块、微控制器；所述温度传感器和湿度传感器分别连接微控制器；所述微控制器一端连接光电隔离模块的输入端，所述光电隔离模块的两个输出端均连接可控硅模块，所述可控硅模块连接加热管。温度传感器和湿度传感器用于采集电动执行器的温度值和湿度值，所述微控制器中预设温度参考值和湿度参考值，将接收到的温度值和湿度值分别与预设温度参考值和湿度参考值进行比对，并根据比对结果控制光电耦合模块驱动可控硅模块导通或关断，实现对加热管的控制。结构简单，成本低，普遍适用于各种环境的执行器。

Description

用于电动执行器的环境温度自适应控制电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动执行器技术领域，特别涉及一种用于电动执行器的环境温度自适应控制电路及其控制方法。

背景技术

电动执行器广泛应用于电厂、水厂、水泥厂、污水处理厂等，运行环境恶劣，要求电动执行器可以良好的防尘、防水、防爆。市场上常见的电动执行器由箱体、电机箱、电气控制箱、端子盖、电动机、机械传动部分组成，机械传动部分和电动机采用封闭结构，电气控制部分安装在电气控制箱内，电机箱、电气控制箱、端子盖通过螺纹连接固定在箱体上，形成一种密封结构。电动执行器操控装置都与电气控制箱直接连通，是整个电动执行器能否达到良好防护等级的关键部位之一。

传统的电动执行器不适合在低温或者湿度较大的环境下工作；主要表现在温度过低时，执行器需要提前预热才能运行，当湿度较高时，执行器的线路潮湿，容易出现联电，造成电路故障。因此，当电动执行器在低温或高湿度的环境中难以运行，而传统的加热设备为手动加热或通过继电器等实现自动控制加热，然而在电动执行器领域，继电器不能实现迅速开启和关断，手动控制浪费人力资源；因此急需一种能够根据环境温度迅速开启关断，实现温度自适应的电动执行器。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种用于电动执行器的环境温度自适应控制电路，设置在电动执行器上的温度传感器、湿度传感器、光电隔离模块、可控硅模块、微控制器、加热管；所述温度传感器和湿度传感器分别连接微控制器；所述微控制器一端连接光电隔离模块的输入端，所述光电隔离模块的两个输出端均连接可控硅模块，所述可控硅模块连接加热管。

所述可控硅模块包括可控硅元件和可控硅保护电路；所述可控硅元件的控制极连接光电隔离模块的一个输出端，所述可控硅元件的第一主极连接光电隔离模块的另一个输出端；所述可控硅元件的控制极连接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接第二主极；所述第一主极和第二主极分别连接可控硅保护电路。

优选的，所述可控硅保护电路包括第四电阻和第一电容；所述第一电容的一端连接第一主极，另一端连接第四电阻的一端；所述第四电阻的另一端连接第二主极。

优选的，所述光电隔离模块输入端的发光二极管阳极连接第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接第一电压源；所述发光二极管阴极连接微控制器的第一控制管脚。

优选的，所述温度传感器和湿度传感器分别连接微控制器的第一输入管脚和第二输入管脚；所述温度传感器的型号为DS18B20。

优选的，所述微控制器采用的型号为PIC24FJ128GA306系列的单片机。

优选的，所述可控硅元件的型号为BTB08-600BW，所述可控硅元件的第一主极和第二主极分别对应连接加热管的两个输入端。

优选的，所述加热管连接加热管，所述加热管为硅碳棒。

本发明还提供一种用于电动执行器的环境温度自适应控制电路的控制方法，应用于上述的用于电动执行器的环境温度自适应控制电路，包括以下步骤：

步骤S1，温度传感器和湿度传感器用于采集电动执行器的温度值和湿度值，并将所采集的温度值和湿度值发送至微控制器；

步骤S2，在所述微控制器中预设温度参考值和湿度参考值，将接收到的温度值和湿度值分别与预设温度参考值和湿度参考值进行比对；当接收到的温度值低于预设的温度参考值或采集的湿度值高于预设的湿度参考值时，微控制器的第一控制管脚输出低电平；

当微控制器的第一控制管脚输出低电平时，光电耦合器导通，可控硅元件开启，为加热管提供启动电压，加热管为电动执行器进行加热；并返回步骤1，温度传感器和湿度传感器继续采集温度值和湿度值；

步骤S3，当接收到的温度值高于预设的温度参考值或采集的湿度值低于预设的湿度参考值时，微控制器的第一控制管脚输出高电平；光电耦合器关断，此时可控硅元件关断，加热管停止加热，并返回步骤1，温度传感器和湿度传感器继续采集温度值和湿度值。

根据本发明实施例提供的用于电动执行器的环境温度自适应控制电路，与现有技术相比，至少具有以下优点：

1、将双向可控硅与微控制器相结合，利用双向可控硅能直接连接交流电的特性，选用双向可控硅作为交流开关器件，实现了对加热管的直接控制，并且双向可控硅开关速度快，响应迅速，结构简单。

2、将温度传感器和湿度传感器采集的该精度温度值和湿度值，利用单片机与设定值进行比较，并根据比较结果控制加热管，进行加热，实现了温度和湿度的自适应控制，全程不需要人工操作，降低了成本，自动化程度高。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例提供的用于电动执行器的环境温度自适应控制电路的电路结构图；

图2为本发明提供的用于电动执行器的环境温度自适应控制方法的流程图；

图3为本发明提供的用于电动执行器的环境温度自适应控制方法的实施例的流程图；

图4为本发明实施例提供的用于电动执行器的环境温度自适应控制电路中可控硅模块的电路原理图。

图5为本发明实施例提供的用于电动执行器的环境温度自适应控制电路中温度传感器的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例的一种用于电动执行器的环境温度自适应控制电路，包括设置在电动执行器上的温度传感器P1、湿度传感器P2、光电隔离模块U2、可控硅模块Q1、微控制器和加热管；所述温度传感器P1和湿度传感器P2分别连接微控制器；所述微控制器一端连接光电隔离模块U2的输入端，所述光电隔离模块U2的两个输出端均连接可控硅模块Q1，所述可控硅模块Q1连接加热管；所述加热管为硅碳棒。

所述可控硅模块Q1包括可控硅元件和可控硅保护电路；所述可控硅元件的控制极G连接光电隔离模块U2的一个输出端，所述可控硅元件的第一主极T1连接光电隔离模块U2的另一个输出端；所述可控硅元件的控制极G连接第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端连接第二主极T2；所述第一主极T1和第二主极T2分别连接可控硅保护电路。

所述可控硅保护电路包括第四电阻R4和第一电容C1；所述第一电容C1的一端连接第一主极T1，另一端连接第四电阻R4的一端；所述第四电阻R4的另一端连接第二主极T2。所述可控硅元件的型号为BTB08-600BW，所述可控硅元件的第一主极T1和第二主极T2分别对应连接加热管的两个输入端。

具体地，在本发明的一个实施例中，所述微控制器采用的型号为PIC24FJ128GA306系列的单片机；双向可控硅控制电路与PIC24FJ128GA306单片机的16引脚相连。当单片机16引脚发送低电平时，D2指示灯亮并且MOC3041光电耦合器导通，通过R6限流电阻与R11控制双向可控硅的开启关断，并连接C1和R4，保护双向可控硅在关断时不被反向感应电压击穿。当单片机16引脚发送高电平时，第一二极管D2指示灯熄灭，整个双向可控硅控制电路处于空闲状态。加热装置为一根加热管，外接在P3端子上，通过双向可控硅控制加热管从而实现对执行机构内部温度的加热。

所述光电隔离模块U2输入端的发光二极管阳极连接第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接第一电阻R1的一端；所述第一电阻R1的另一端连接第一电压源；所述发光二极管阴极连接微控制器的第一控制管脚。

如图5所示，所述温度传感器P1和湿度传感器P2分别连接微控制器的第一输入管脚和第二输入管脚；所述温度传感器P1的型号为DS18B20。

如图2所示，本发明还提供一种用于电动执行器的环境温度自适应控制电路的控制方法，应用于上述用于电动执行器的环境温度自适应控制电路，包括以下步骤：

步骤S1，温度传感器和湿度传感器用于采集电动执行器的温度值和湿度值，并将所采集的温度值和湿度值发送至微控制器；

步骤S2，在所述微控制器中预设温度参考值和湿度参考值，将接收到的温度值和湿度值分别与预设温度参考值和湿度参考值进行比对；当接收到的温度值低于预设的温度参考值或采集的湿度值高于预设的湿度参考值时，微控制器的第一控制管脚输出低电平；

当微控制器的第一控制管脚输出低电平时，光电耦合器导通，可控硅元件开启，为加热管提供启动电压，加热管为电动执行器进行加热；并返回步骤1，温度传感器和湿度传感器继续采集温度值和湿度值；

步骤S3，当接收到的温度值高于预设的温度参考值或采集的湿度值低于预设的湿度参考值时，微控制器的第一控制管脚输出高电平；光电耦合器关断，此时可控硅元件关断，加热管停止加热，并返回步骤1，温度传感器和湿度传感器继续采集温度值和湿度值。

如图3所示，微处理器中PIC系列单片机(PIC24FJ128GA306)为核心实现整个系统的控制功能，使用温湿度传感器元件(DS18B20)检测执行机构内部的温湿度并发送给单片机，单片机判断执行机构内部温湿度低于设定的值时，给执行机构内部加温除湿，达到设定值时，自动停止加热。

如图4所示，在本发明的实施例中，可控硅元件还连接过零触发电路，在本实施例中光电耦合器采用MOC3041作为双向可控硅驱动器，用来驱动双向可控硅BCR并且起到隔离的作用，电阻R2为触发限流电阻，电阻R3为Q1门极电阻，防止误触发，提高抗干扰能力。当单片机的控制引脚输出负脉冲信号时T2导通，MOC3041导通，触发BCR导通，接通交流负载。另外，若双向可控硅接感性交流负载时，由于电源电压超前负载电流一个相位角，因此，当负载电流为零时，电源电压为反向电压，加上感性负载自感电动势el作用，使得双向可控硅承受的电压值远远超过电源电压。此时虽然双向可控硅反向导通，但容易击穿，故必须使双向可控硅能承受这种反向电压。一般在双向可控硅两极间并联一个RC阻容吸收电路，实现双向可控硅过电压保护。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种用于电动执行器的环境温度自适应控制电路，其特征在于，包括设置在电动执行器上的温度传感器、湿度传感器、光电隔离模块、可控硅模块、微控制器、加热管；所述温度传感器和湿度传感器分别连接微控制器；所述微控制器一端连接光电隔离模块的输入端，所述光电隔离模块的两个输出端均连接可控硅模块，所述可控硅模块连接加热管；

所述可控硅模块包括可控硅元件和可控硅保护电路；所述可控硅元件的控制极连接光电隔离模块的一个输出端，所述可控硅元件的第一主极连接光电隔离模块的另一个输出端；所述可控硅元件的控制极连接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接第二主极；所述第一主极和第二主极分别连接可控硅保护电路。

2.根据权利要求1所述的用于电动执行器的环境温度自适应控制电路，其特征在于，所述可控硅保护电路包括第四电阻和第一电容；所述第一电容的一端连接第一主极，另一端连接第四电阻的一端；所述第四电阻的另一端连接第二主极。

3.根据权利要求1所述的用于电动执行器的环境温度自适应控制电路，其特征在于，所述光电隔离模块输入端的发光二极管阳极连接第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接第一电压源；所述发光二极管阴极连接微控制器的第一控制管脚。

4.根据权利要求1所述的用于电动执行器的环境温度自适应控制电路，其特征在于，所述温度传感器和湿度传感器分别连接微控制器的第一输入管脚和第二输入管脚；所述温度传感器的型号为DS18B20。

5.根据权利要求1所述的用于电动执行器的环境温度自适应控制电路，其特征在于，所述微控制器采用的型号为PIC24FJ128GA306系列的单片机。

6.根据权利要求1所述的用于电动执行器的环境温度自适应控制电路，其特征在于，所述可控硅元件的型号为BTB08-600BW，所述可控硅元件的第一主极和第二主极分别对应连接加热管的两个输入端。

7.根据权利要求1所述的用于电动执行器的环境温度自适应控制电路，其特征在于，所述加热管为硅碳棒。

8.一种用于电动执行器的环境温度自适应控制电路的控制方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-7中任意一项所述的用于电动执行器的环境温度自适应控制电路，包括以下步骤：

步骤S1，温度传感器和湿度传感器用于采集电动执行器的温度值和湿度值，并将所采集的温度值和湿度值发送至微控制器；

步骤S2，在所述微控制器中预设温度参考值和湿度参考值，将接收到的温度值和湿度值分别与预设温度参考值和湿度参考值进行比对；当接收到的温度值低于预设的温度参考值或采集的湿度值高于预设的湿度参考值时，微控制器的第一控制管脚输出低电平；

当微控制器的第一控制管脚输出低电平时，光电耦合器导通，可控硅元件开启，为加热管提供启动电压，加热管为电动执行器进行加热；并返回步骤1，温度传感器和湿度传感器继续采集温度值和湿度值；

步骤S3，当接收到的温度值高于预设的温度参考值或采集的湿度值低于预设的湿度参考值时，微控制器的第一控制管脚输出高电平；光电耦合器关断，此时可控硅元件关断，加热管停止加热，并返回步骤1，温度传感器和湿度传感器继续采集温度值和湿度值。