CN108319311A - 温度控制器 - Google Patents

Abstract

一种温度控制器，其包括由热敏电阻RT、比较器A1、三极管T1、三极管T2、电解电容C1组成的温度检测电路，由电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R16、运算放大器A2、比较器A3、三极管T3、三极管T4、电容C2构成的方波发生器电路，功率放大电路；温度检测电路将被控温度与设定温度比较，比较结果控制三极管T1和三极管T2对电解电容C1充放电，调整电解电容C1上电压；方波发生器电路输出方波的占空比随电解电容C1上电压而变化，方波信号控制功率放大电路的输出功率，当被控温度接近设定温度时，使电热器有一维持功率，这样加热量接近散热量，被控温度的波动范围大大降低，实现温度恒定。

Description

温度控制器

技术领域

本发明涉及一种温度控制器，其由电子元件组成。

背景技术

温度控制器一般包括感应温度的热敏电阻、比较器，比较器将温度信号与设定值进行比较，当温度信号小于设定值时比较器输出加热信号电热器通电；当温度信号等于或大于设定值时比较器输出停止加热信号电热器断电；其不足之处是，电热器无稳态（即无一维持温度的持续功率），被控温度的波动范围较大，恒温性能较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种温度控制器，该温度控制器控温波动小，被控温度与设定温度的误差小。

本发明的技术方案是，一种温度控制器，其包括温度检测电路、方波发生器电路、功率放大电路；其特征是，所述的温度检测电路包括正温度系数的热敏电阻RT、比较器A1、三极管T1、三极管T2，热敏电阻RT的一端接比较器A1的同相输入端，热敏电阻RT的另一端接地，比较器A1的同相输入端通过可变电阻R1接稳压电源V+，比较器A1的反相输入端通过电阻R2接稳压电源V+，比较器A1的反相输入端通过电阻R3接地；比较器A1的输出端通过电阻R5接三极管T1的基极，三极管T1的基极通过电阻R4接稳压电源V+，三极管T1的发射极接稳压电源V+，三极管T1的集电极通过电阻R8接电解电容C1的正极，电解电容C1的负极接地；比较器A1的输出端通过电阻R6接三极管T2的基极，三极管T2的基极通过电阻R7接地，三极管T2的发射极接地，三极管T2的集电极接三极管T1的集电极；

所述的方波发生器电路包括运算放大器A2、三极管T3、比较器A3、三极管T4，运算放大器A2的同相输入端接电解电容C1的正极，运算放大器A2的反相输入端通过电阻R9接地，运算放大器A2的反相输入端与输出端之间接有电阻R10；

三极管T3的基极接运算放大器A2的输出端，三极管T3的发射极通过电阻R11接稳压电源V+，三极管T3的集电极通过电容C2接地，三极管T3的集电极接比较器A3同相输入端，比较器A3的反相输入端通过电阻R12接稳压电源V+，比较器A3的反相输入端通过可变电阻R13接地，比较器A3的输出端通过电阻R16接三极管T4的基极，三极管T4的集电极通过电阻R14接电容C2，比较器A3的输出端输出方波信号；

所述的功率放大电路包括光耦GE1、大功率三极管T5、桥式整流器QL，光耦GE1的发光二极管的阴极接地，光耦GE1的发光二极管的阳极通过电阻R15接比较器A3的输出端, 光耦GE1的光电三极管的集电极接大功率三极管T5的基极，大功率三极管T5的基极通过电阻R17接桥式整流器QL输出端的正极，大功率三极管T5的集电极接桥式整流器QL输出端的正极，大功率三极管T5的发射极接桥式整流器QL输出端的负极，电热器RL一端接市电相线a，电热器RL的另一端接桥式整流器QL输入端的一端，桥式整流器QL输入端的另一端接市电零线0。

其工作原理是，温度检测单元中的热敏电阻RT与可变电阻R1构成一分压电路，将温度的变化转换成电压的变化，温度越高热敏电阻的阻值越大，比较器A1同相输入端的电压也越高；当比较器A1同相输入端的电压小于反相输入端的电压时，比较器A1输出端的电压为负，三极管T1导通对电解电容C1充电；当比较器A1同相输入端的电压大于反相输入端的电压时，比较器A1输出端的电压为正，三极管T2对电解电容C1放电；当比较器A1同相输入端的电压等于反相输入端的电压时，比较器A1输出端的电压为0，三极管T1和三极管T2截止，电解电容C1上的电压保持不变。方波发生器的占空比受控于电解电容C1的电压，电解电容C1的电压越高，方波发生器的占空比越大，反之亦然；大功率三极管的输出功率与方波发生器的占空比相关，方波发生器的占空比越大，大功率三极管的输出功率也越大，反之亦然。

控制过程为：温度低于设定值时，热敏电阻的阻值低，比较器A1同相输入端的电压小于反相输入端的电压，比较器A1输出端的电压为负，三极管T1导通对电解电容C1充电，电解电容C1的电压上升或处于最高值，方波发生器的占空比增大或处于最高值，电热器功率上升或最大；随加热温度的升高，比较器A1同相输入端的电压等于反相输入端的电压，比较器A1输出端的电压为0，三极管T1和三极管T2截止，电解电容C1上的电压保持不变；

当温度高于设定值时，比较器A1同相输入端的电压大于反相输入端的电压，比较器A1输出端的电压为正，三极管T1导通对电解电容C1放电，电解电容C1的电压下降，方波发生器的占空比减小，电热器功率降低；随加热温度的降低，比较器A1同相输入端的电压等于反相输入端的电压，比较器A1输出端的电压为0，三极管T1和三极管T2截止，电解电容C1上的电压保持不变；

经如此反复自动调整，加热温度接近设定温度时，电解电容C1的电压会保持在合适的值上，方波发生器的输出也相应地形成对应的占空比，使大功率三极管输出一维持功率，使加热量接近散热量，这样被控温度的波动范围大大降低，实现温度恒定。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

具体实施方式

现结合附图说明本发明的具体实施方式。

一种温度控制器，其包括温度检测电路、方波发生器电路、功率放大电路。

温度检测电路包括可变电阻R1、正温度系数的热敏电阻RT、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、比较器A1、PNP型的三极管T1、NPN型的三极管T2、电阻R8、电解电容C1，热敏电阻RT、电阻R2构成一分压电路，其分压值为比较器A1同相输入端电压ut；电阻R3、电阻R4构成另一分压电路，其分压值为比较器A1反相输入端电压uz，比较器A1的供电为双电源，即稳压电源V+和稳压电源V-；电阻R4和电阻R5限制三极管T1的基极电压，当比较器A1的输出为0时，使三极管T1能够截止；三极管T1对电解电容C1充电；电阻R6和电阻R7为三极管T2提供基极电压，三极管T2对电解电容C1放电；当ut小于uz时三极管T1对电解电容C1充电，当ut大于uz时三极管T2对电解电容C1放电，当ut等于uz时三极管T1和三极管T2截止，电解电容C1上的电压处于保持状态。

方波发生器电路包括由电阻R9、电阻R10、运算放大器A2构成的同相放大器；由电阻R11、电阻R12、可变电阻R13、电阻R14、电阻R16、比较器A3、PNP型三极管T3 、PNP型三极管T4、电容C2构成方波发生器；同相放大器对电解电容C1上的电压进行放大，其负载为三极管T3的基极电流，三极管T3对电容C2恒流充电，比较器A3将电容C2上的电压与一基准电压进行比较，基准电压由电阻R12、可变电阻R13提供，当电容C2上的电压小于基准电压时，比较器A3输出低电平；当电容C2上的电压大于基准电压时比较器A3输出高电平，三极管T4导通并通过电阻R14对电容C2放电，电容C2上的电压小于基准电压时，比较器A3输出低电平；由此形成振荡，比较器A3输出方波，电容C2放电时间恒定，电容C2充电时间取决于电解电容C1上的电压，电解电容C1上的电压越大电容C2充电时间越长，即方波发生器的占空比是可控的。

这里占空比的定义是：占空比=Td/( Td+Tg)；

其中Td为低电平出现的时间；Tg为高电平出现的时间。

电容C2放电时间与其容量和电阻R14的阻值相关，电容C2放电时间可在10毫秒至40毫秒之间选择，电容C2放电时间越短控温精度越高，优选为20毫秒，这时电容C2的电容值为0.1微法、电阻R14的阻值为10000欧姆。。

功率放大电路由光耦GE1、电阻R17、大功率三极管T5组成，当比较器A3输出低电平时，光耦GE1截止，大功率三极管T5导通电热器RL得电；当比较器A3输出高电平时，光耦GE1导通，大功率三极管T5截止电热器RL失电。

Claims (1)

1.一种温度控制器，其包括温度检测电路、方波发生器电路、功率放大电路；其特征是，所述的温度检测电路包括正温度系数的热敏电阻RT、比较器A1、三极管T1、三极管T2，热敏电阻RT的一端接比较器A1的同相输入端，热敏电阻RT的另一端接地，比较器A1的同相输入端通过可变电阻R1接稳压电源V+，比较器A1的反相输入端通过电阻R2接稳压电源V+，比较器A1的反相输入端通过电阻R3接地；比较器A1的输出端通过电阻R5接三极管T1的基极，三极管T1的基极通过电阻R4接稳压电源V+，三极管T1的发射极接稳压电源V+，三极管T1的集电极通过电阻R8接电解电容C1的正极，电解电容C1的负极接地；比较器A1的输出端通过电阻R6接三极管T2的基极，三极管T2的基极通过电阻R7接地，三极管T2的发射极接地，三极管T2的集电极接三极管T1的集电极；

所述的方波发生器电路包括运算放大器A2、三极管T3、比较器A3、三极管T4，运算放大器A2的同相输入端接电解电容C1的正极，运算放大器A2的反相输入端通过电阻R9接地，运算放大器A2的反相输入端与输出端之间接有电阻R10；

三极管T3的基极接运算放大器A2的输出端，三极管T3的发射极通过电阻R11接稳压电源V+，三极管T3的集电极通过电容C2接地，三极管T3的集电极接比较器A3同相输入端，比较器A3的反相输入端通过电阻R12接稳压电源V+，比较器A3的反相输入端通过可变电阻R13接地，比较器A3的输出端通过电阻R16接三极管T4的基极，三极管T4的集电极通过电阻R14接电容C2，比较器A3的输出端输出方波信号；

所述的功率放大电路包括光耦GE1、大功率三极管T5、桥式整流器QL，光耦GE1的发光二极管的阴极接地，光耦GE1的发光二极管的阳极通过电阻R15接比较器A3的输出端, 光耦GE1的光电三极管的集电极接大功率三极管T5的基极，大功率三极管T5的基极通过电阻R17接桥式整流器QL输出端的正极，大功率三极管T5的集电极接桥式整流器QL输出端的正极，大功率三极管T5的发射极接桥式整流器QL输出端的负极，电热器RL一端接市电相线a，电热器RL的另一端接桥式整流器QL输入端的一端，桥式整流器QL输入端的另一端接市电零线0。