CN110825138A - 机箱内温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机箱内温度控制装置，属于电子技术领域。包括用于将机箱内的温度转换成电压信号的温度检测电路、信号处理电路、自动控制电路、报警电路和电源电路；信号处理电路，用于对温度检测电路输出的电压信号进行分析处理，以确定机箱内的温度T，并发出相应的控制信号；自动控制电路用于在b≤T时控制风扇工作；在机箱内温度T降低至c≤T＜b时控制风扇继续工作；在机箱内温度T升高至c≤T＜b时、或者机箱内温度T降低至d≤T＜c时控制风扇和加热器均停止工作；在机箱内温度T升高至d≤T＜c时控制加热器工作；在T＜d时控制加热器工作；报警电路用于在a≤T或T＜e时发出声光报警，并切断电源电路，e＜d＜c＜b＜a。

Description

机箱内温度控制装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种机箱内温度控制装置。

背景技术

为了防止水汽、灰尘等污染物侵蚀电子设备，通常会将电子设备设置在密封环境(例如密封机箱)中。但是在密封环境下，不利于电子设备的散热。

因此，现有的密封机箱中通常会设置散热装置和加热装置。当检测到密封机箱内的温度过高时，则控制散热装置工作，以降低机箱内温度，防止机箱内温度过高，影响电子设备的性能。当检测到密封机箱内的温度过低时，则控制加热装置工作，以升高机箱内的温度，防止机箱内温度过低，导致电子设备异常。

发明内容

本发明实施例提供了一种机箱内温度控制装置，可以根据机箱内的实时温度，自动将机箱内的温度快速升温或降温至适宜温度，使机箱内的元器件始终工作在最佳温度环境中，从而保证元器件的工作性能。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种机箱内温度控制装置，所述机箱内温度控制装置包括温度检测电路、信号处理电路、自动控制电路、报警电路和用于供电的电源电路；

所述温度检测电路，用于检测机箱内的温度，并将所述机箱内的温度转换成电压信号；

所述信号处理电路，用于对所述温度检测电路输出的电压信号进行分析处理，以确定所述机箱内的温度T，并根据所述机箱内的温度T，发出相应的控制信号；

所述自动控制电路，用于在b≤T＜a时，根据所述控制信号控制风扇工作；在机箱内温度T降低至c≤T＜b时，根据所述控制信号控制所述风扇继续工作；在机箱内温度T降低至d≤T＜c时，根据所述控制信号控制所述风扇和加热器均停止工作；在e≤T＜d时，根据所述控制信号控制所述加热器工作；在机箱内温度T升高至d≤T＜c时，根据所述控制信号控制所述加热器工作；在机箱内温度T升高至c≤T＜b时，根据所述控制信号控制所述风扇和所述加热器均停止工作；

所述报警电路，用于在a≤T或T＜e时，发出声光报警，并切断所述电源电路，e＜d＜c＜b＜a。

进一步地，所述a为所述机箱内元器件能承受的最高温度，所述e为所述机箱内元器件能承受的最低温度。

进一步地，所述温度检测电路包括定值电阻和温度传感器，所述定值电阻的一端接+5V电源，所述定值电阻的另一端与所述温度传感器的电压信号输出端连接，所述温度传感器的输入端接地。

进一步地，所述温度传感器为镍铁合金的DO35玻壳封装的正温度系数硅芯片KTY81-121，所述温度传感器的工作温度为-55℃～+150℃。

进一步地，所述信号处理电路包括第一电压比较器和第二电压比较器，所述第一电压比较器具有第一输出端和第二输出端；

所述第一电压比较器用于比较所述温度检测电路输出的电压信号与第一阈值电压和第二阈值电压的电压大小，并在所述温度检测电路输出的电压信号的电压大于等于所述第一阈值电压时，从所述第一输出端输出高电平；在所述温度检测电路输出的电压信号的电压小于所述第一阈值电压，且大于等于所述第二阈值电压时，从所述第二输出端输出高电平；所述第一阈值电压表示的温度为b，所述第二阈值电压表示的温度为c；

所述第二电压比较器用于比较所述温度检测电路输出的电压信号与第三阈值电压的电压大小，并在所述温度检测电路输出的电压信号的电压大于等于所述第三阈值电压时，输出高电平；所述第三阈值电压表示的温度为d。

进一步地，所述第一电压比较器和所述第二电压比较器均为LM119芯片。

进一步地，所述自动控制电路包括第一可控硅、第二可控硅、第一逻辑门电路和第二逻辑门电路；

所述第一可控硅的阳极与所述电压比较器的第二输出端连接；所述第一可控硅的控制端与所述电压比较器的所述第一输出端连接，所述第一可控硅的阴极与所述第一逻辑门电路的输入端连接，所述第一逻辑门电路的输出端与所述风扇连接；

所述第二可控硅的阳极与所述第二电压比较器的输出端连接，所述第二可控硅的控制端与所述第一电压比较器的第二输出端连接，所述第二可控硅的阴极与所述第二逻辑门电路的输入端连接，所述第二逻辑门电路的输出端与所述加热器连接；

所述第一可控硅，用于在所述第一可控硅的阳极与所述控制端均为高电平时导通，并向所述第一逻辑门电路输出高电平；

所述第一逻辑门电路，用于在所述第一逻辑门电路的输入端为高电平时，输出高电平，在所述第一逻辑门电路的输入端为低电平时，输出低电平；

所述风扇，用于在所述风扇的输入端为高电平时工作，在所述风扇的输入端为低电平时停止工作；

所述第二可控硅，用于在所述第二可控硅的阳极与控制端均为高电平时导通，并向所述第二逻辑门电路输出高电平；

所述第二逻辑门电路，用于在所述第二逻辑门电路的输入端为高电平时，输出低电平，在所述第二逻辑门电路的输入端为低电平时，输出高电平；

所述加热器，用于在所述加热器的输入端为高电平时工作，在所述加热器输入端为低电平时停止工作。

进一步地，所述第一逻辑门电路为SN75451芯片，所述第二逻辑门电路为SN75452芯片。

进一步地，所述风扇为AVP1238H24B型风扇，所述加热器为PTC恒温发热片。

进一步地，所述报警电路包括第三电压比较器，所述第三电压比较器包括第一输出端和第二输出端；

所述第三电压比较器用于比较所述温度检测电路输出的电压信号与第四阈值电压和第五阈值电压的电压大小，并在所述温度检测电路输出的电压信号的电压大于等于所述第四阈值电压时，所述第三电压比较器的第一输出端输出高电平；在所述温度检测电路输出的电压信号的电压小于所述第五阈值电压时，第三电压比较器的第二输出端输出高电平；所述第四阈值电压表示的温度为a，所述第五阈值电压表示的温度为e。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在机箱中设置温度控制装置，在具体使用时，若要控制机箱内温度不超过a，且低于d，可以由温度检测电路实时检测机箱内的温度，并将检测到的温度转换成电压信号，然后信号处理电路可以对温度检测电路输出的电压信号进行分析处理，以确定机箱内的温度T，并根据机箱内的温度T，发出相应的控制信号。当b≤T时，自动控制电路可以根据该控制信号控制风扇工作，以对机箱内进行降温。在机箱内温度T降低至c≤T＜b时，控制风扇继续工作，以防止机箱内温度再次升高至b≤T，导致风扇又要重新工作，从而可以减少风扇工作状态的反复变化。当机箱内温度T降低至d≤T＜c时，则可以控制风扇和加热器均停止工作。进一步地，在T＜d时，自动控制电路可以根据该控制信号控制加热器工作，当机箱内温度T升高至d≤T＜c时，可以控制加热器继续工作，以防止机箱内温度再次降低至T＜d，导致加热器又要重新工作，从而可以减少加热器工作状态的反复变化，当机箱内温度T升高至c≤T＜b时，则可以控制风扇和加热器均停止工作，最终可以使得机箱内的温度保持在d≤T＜b之间。且当机箱内的温度在a≤T或T＜e时，报警电路还可以发出声光报警，并切断电源电路(5)，以进一步对温度控制装置进行保护，最终可以使机箱内的元器件始终工作在最佳温度环境中，保证元器件的工作性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种机箱内温度控制装置的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种机箱内温度控制装置的部分电路原理图；

图3是本发明实施例提供的一种电源电路的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

以下简要说明下本发明实施例提供的一种机箱内温度控制装置的应用场景：

例如，当要控制机箱内温度在0～50℃时，现有的机箱内温度保护方法通常是在机箱内温度高于50℃时，即控制风扇工作降温。当机箱内温度降低到50℃时，即控制风扇停止降温。在机箱内温度低于0℃时，即控制加热器工作升温。当机箱内温度升高到0℃时，即控制加热器停止降温。

但是，上述控制方式中，例如当检测到机箱内温度为52℃时，就控制风扇工作，使得机箱内的温度降低至50℃，就控制风扇停止工作，风扇工作一段时间就停止。此时机箱内温度可能会继续升高，风扇又要重新工作，导致风扇的工作状态反复变化，影响风扇的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种机箱内温度控制装置，图1是本发明实施例提供的一种机箱内温度控制装置的结构框图，如图1所示，该机箱内温度控制装置用于控制机箱内的温度，机箱内温度控制装置包括温度检测电路1、信号处理电路2、自动控制电路3、报警电路4和用于供电的电源电路5。

温度检测电路1，用于检测机箱内的温度，并将机箱内的温度转换成电压信号。

信号处理电路2，用于对温度检测电路1输出的电压信号进行分析处理，以确定机箱内的温度T，并根据机箱内的温度T，发出相应的控制信号。

自动控制电路3，用于在b≤T＜a时，根据控制信号控制风扇U5工作。在机箱内温度T降低至c≤T＜b时，根据控制信号控制风扇U5继续工作。在机箱内温度T降低至d≤T＜c时，根据控制信号控制风扇U5和加热器U7均停止工作。在e≤T＜d时，根据控制信号控制加热器U7工作。在机箱内温度T升高至d≤T＜c时，根据控制信号控制加热器U7工作。在机箱内温度T升高至c≤T＜b时，根据控制信号控制风扇U5和加热器U7均停止工作。

报警电路4，用于在a≤T或T＜e时，发出声光报警，并切断电源电路5，e＜d＜c＜b＜a。

本发明实施例通过在机箱中设置温度控制装置，在具体使用时，若要控制机箱内温度不超过a，且低于d，可以由温度检测电路实时检测机箱内的温度，并将检测到的温度转换成电压信号，然后信号处理电路可以对温度检测电路输出的电压信号进行分析处理，以确定机箱内的温度T，并根据机箱内的温度T，发出相应的控制信号。当b≤T时，自动控制电路可以根据该控制信号控制风扇工作，以对机箱内进行降温。在机箱内温度T降低至c≤T＜b时，控制风扇继续工作，以防止机箱内温度再次升高至b≤T，导致风扇又要重新工作，从而可以减少风扇工作状态的反复变化。当机箱内温度T降低至d≤T＜c时，则可以控制风扇和加热器均停止工作。进一步地，在T＜d时，自动控制电路可以根据该控制信号控制加热器工作，当机箱内温度T升高至d≤T＜c时，可以控制加热器继续工作，以防止机箱内温度再次降低至T＜d，导致加热器又要重新工作，从而可以减少加热器工作状态的反复变化，当机箱内温度T升高至c≤T＜b时，则可以控制风扇和加热器均停止工作，最终可以使得机箱内的温度保持在d≤T＜b之间。且当机箱内的温度在a≤T或T＜e时，报警电路还可以发出声光报警，并切断电源电路(5)，以进一步对温度控制装置进行保护，最终可以使机箱内的元器件始终工作在最佳温度环境中，保证元器件的工作性能。

在本实施例中，a为机箱内元器件能承受的最高温度，e为机箱内元器件能承受的最低温度。d、c、b的具体取值可以根据实际需要进行设置，例如，可以根据机箱内元器件的适宜工作温度进行设置。

示例性地，a＝80℃，b＝50℃，c＝25℃，d＝0℃，e＝-30℃，下文中均以此为例进行说明。

图2是本发明实施例提供的一种机箱内温度控制装置的部分电路原理图，如图2所示，温度检测电路1包括定值电阻R10和温度传感器PCT1，定值电阻R10的一端接+5V电源，定值电阻R10的另一端与温度传感器PCT1的电压信号输出端连接，温度传感器PCT1的输入端接地。

可选地，电阻R10选用精密固定电阻1KΩ。

可选地，温度传感器PCT1为镍铁合金的DO35玻壳封装的正温度系数硅芯片KTY81-121，温度传感器PCT1的工作温度为-55℃～+150℃。在此区间内，温度与阻值成正比，具有较好的线性度。表1为KTY81-121芯片的R-T特性参数表，参见表1：

表1 KTY81-121的R-T特性参数表

由上表1可知，温度在-30℃时，温度传感器PCT1的阻值为617Ω，若R10阻值为1000Ω，则温度传感器PCT1的2脚电压为：

5/(1000+617)*617＝1.91V；

同理，查表可知，温度在0℃/25℃/50℃/80℃时温度传感器PCT1阻值为807Ω/990Ω/1196Ω/1475Ω，通过计算，在对应的温度下，温度传感器PCT1的2脚电压为2.23V/2.49V/2.72V/2.98V，具体见表2。

表2

进一步地，信号处理电路2包括第一电压比较器U1和第二电压比较器U2，第一电压比较器U1具有第一输出端和第二输出端。

第一电压比较器U1用于比较温度检测电路1输出的电压信号与第一阈值电压和第二阈值电压的电压大小，并在温度检测电路1输出的电压信号的电压大于等于第一阈值电压时，从第一输出端输出高电平。在温度检测电路1输出的电压信号的电压小于第一阈值电压，且大于等于第二阈值电压时，从第二输出端输出高电平。第一阈值电压表示的温度为b，第二阈值电压表示的温度为c。

第二电压比较器U2用于比较温度检测电路1输出的电压信号与第三阈值电压的电压大小，并在温度检测电路1输出的电压信号的电压大于等于第三阈值电压时，输出高电平。第三阈值电压表示的温度为d。

在本实施例中，电压比较器U1和电压比较器U2均为LM119芯片。

参见图2，信号处理电路2的输入端与温度检测电路1的电压信号输出端连接，信号处理电路2的输入端分别与电压比较器U1的4脚和9脚、电压比较器U2的4脚连通。

在本实施例中，电压比较器U1的12脚即为第一输出端，电压比较器U1的7脚即为第二输出端。电压比较器U2的12脚为输出端。

可选地，信号处理电路2还可以包括定值电阻R4、R8和R13、电位器VR1、VR2和VR3，电容C1、C2、C3和C4。

电压比较器U1的11脚接+15V电源，电容C1的一端与电压比较器U1的11脚连通，电容C1的另一端接地。电压比较器U1的5脚与定值电阻R4的一端连接，定值电阻R4的另一端接地，电位器VR1的一端与定值电阻R4的一端连接，电位器VR1的另一端接+5V电源。电压比较器U1的6脚接-15V电源，电容C2的一端与电压比较器U1的6脚连通，电容C2的另一端接地。电压比较器U1的3脚和8脚接地，电压比较器U1的10脚与定值电阻R8的一端连接，定值电阻R8的另一端接地。电位器VR2的一端与定值电阻R8的一端连接，电位器VR2的另一端接+5V电源。电压比较器U1的12脚和7脚均与自动控制电路3连接。

电压比较器U2的11脚接+15V电源，电容C3的一端与电压比较器U2的11脚连通，电容C3的另一端接地。电压比较器U2的5脚与定值电阻R13的一端连接，定值电阻R13的另一端接地。电位器VR3的一端与定值电阻R13的一端连接，电位器VR3的另一端接+5V电源。电压比较器U2的6脚接-15V电源，电容C4的一端与电压比较器U2的6脚连通，电容C4的另一端接地。电压比较器U1的3脚接地，电压比较器U2的12脚与自动控制电路3连接。

可选地，定值电阻R4、R8和R13的阻值均为1K。

进一步地，电位器VR1、电位器VR2和电位器VR3均为3296型5K紧密电位器。

进一步地，自动控制电路3包括第一可控硅SCR1、第二可控硅SCR2、第一逻辑门电路U4、第二逻辑门电路U6、风扇U5和加热器U7。

第一可控硅SCR1的阳极与电压比较器U1的第二输出端连接。第一可控硅SCR1的控制端与电压比较器U1的第一输出端连接，第一可控硅SCR1的阴极与第一逻辑门电路U4的输入端连接，第一逻辑门电路U4的输出端与风扇U5连接。

第二可控硅SCR2的阳极与第二电压比较器U2的输出端连接，第二可控硅SCR2的控制端与第一电压比较器U1的第二输出端连接，第二可控硅SCR2的阴极与第二逻辑门电路U6的输入端连接，第二逻辑门电路U6的输出端与加热器U7连接。

第一可控硅SCR1，用于在第一可控硅SCR1的阳极与控制端均为高电平时导通，并向第一逻辑门电路U4输出高电平。第一逻辑门电路U4，用于在第一逻辑门电路U4的输入端为高电平时，输出高电平，在第一逻辑门电路U4的输入端为低电平时，输出低电平。风扇U5，用于在风扇U5的输入端为高电平时工作，在风扇U5的输入端为低电平时停止工作。

第二可控硅SCR2，用于在第二可控硅SCR2的阳极与控制端均为高电平时导通，并向第二逻辑门电路U6输出高电平。第二逻辑门电路U6，用于在第二逻辑门电路U6的输入端为高电平时，输出低电平，在第二逻辑门电路U6的输入端为低电平时，输出高电平。加热器U7，用于在加热器U7的输入端为高电平时工作，在加热器U7输入端为低电平时停止工作。

在本实施例中，逻辑门电路U4为SN75451芯片，逻辑门电路U6为SN75452芯片。

参见图2，其中，逻辑门电路U4的1脚为输入端，3脚为输出端。逻辑门电路U6的1脚为输入端，3脚为输出端。

示例性地，自动控制电路3还可以包括二极管D1～D4，三极管Q1～Q4，继电器K1、K2，指示灯LED2、LED3，及电阻R1、R2、R3、R5、R6、R7、R9、R11、R12、R14、R15。

三极管Q1的集电极接+5V电源，三极管Q1的基极与电压比较器U1的7脚连接，电阻R2的一端与三极管Q1的基极连接，电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的发射极分别与电阻R6和电阻R7的一端连接。电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端与可控硅SCR1的阳极连接电阻R7的另一端还与逻辑门电路U4的2脚连接。可控硅SCR1的阴极与逻辑门电路U4的1脚连接。二极管D1的阳极与电压比较器U1的12脚连接，二极管D1的阴极与可控硅SCR1的控制端连接，电阻R3的一端与逻辑门电路U4的1脚连接，电阻R3的另一端接地。逻辑门电路U4的3脚与电阻R5的一端连接，逻辑门电路U4的4脚接地，逻辑门电路U4的8脚接+5V电源，电阻R5的另一端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极分别与指示灯LED2的阴极、二极管D2的阳极、继电器K1的4脚连接，指示灯LED2的阳极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端、二极管D2的阴极和继电器K1的3脚均接+15V电压。风扇U5的一端与继电器K1的1脚连接，风扇U5的另一端与继电器K1的2脚连接，风扇U5的另一端接地，继电器K1的1脚接+24V电压。

三极管Q3的集电极接+5V电源，三极管Q1的基极与电压比较器U2的12脚连接，电阻R11的一端与三极管Q3的基极连接，电阻R11的另一端与三极管Q3的集电极连接。三极管Q3的发射极分别与电阻R14和电阻R15的一端连接。电阻R14的另一端接地，电阻R15的另一端与可控硅SCR2的阳极连接，电阻R15的另一端还与逻辑门电路U6的2脚连接。可控硅SCR2的阴极与逻辑门电路U6的1脚连接。二极管D3的阳极与电压比较器U1的7脚连接，二极管D3的阴极与可控硅SCR2的控制端连接，电阻R12的一端与逻辑门电路U6的1脚连接，电阻R12的另一端接地。逻辑门电路U6的3脚与电阻R16的一端连接，逻辑门电路U6的4脚接地，逻辑门电路U6的8脚接+5V电源，电阻R16的另一端与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极分别与指示灯LED3的阴极、二极管D4的阳极、继电器K2的4脚连接，指示灯LED3的阳极与电阻R9的一端连接。电阻R9的另一端、二极管D4的阴极和继电器K2的3脚均接+15V电压。加热器U7的一端与继电器K1的1脚连接，加热器U7的另一端与继电器K1的2脚连接，加热器U7的另一端接地，继电器K1的1脚接+24V电压。

可选地，风扇U5可以为AVP1238H24B型风扇，加热器U7可以为PTC恒温发热片。

在本实施例中，三极管Q1、Q2、Q3和Q4均为3DK9H三极管，二极管D1、D2、D3和D4均为1N4148二极管，可控硅SCR1和SCR2均为3CT032H芯片，继电器K1、K2均为JZC-4MT/015-01继电器。

进一步地，报警电路4包括第三电压比较器U3，第三电压比较器U3包括第一输出端和第二输出端。

第三电压比较器U3用于比较温度检测电路1输出的电压信号与第四阈值电压和第五阈值电压的电压大小，并在温度检测电路1输出的电压信号的电压大于等于第四阈值电压时，第三电压比较器U3的第一输出端输出高电平。在温度检测电路1输出的电压信号的电压小于第五阈值电压时，第三电压比较器U3的第二输出端输出高电平。第四阈值电压表示的温度为a，第五阈值电压表示的温度为e。

其中，运算放大器U3为LM119芯片。

在本实施例中，运算放大器U3的12脚为第一输出端，7脚为第二输出端。

参见图2，报警保护电路4还包括电位器VR4、VR5、二极管D5，三极管Q5～Q7，可控硅SCR3，逻辑门电路U9、按键S1，指示灯LED4、蜂鸣器U8，继电器K3、电容C6及电阻R17、R18、R19、R20、R21、R23、R24、R25、R26、R27、R28。逻辑门电路U9为74LS32芯片。

运算放大器U3的4脚和10脚与温度检测电路1的电压输出端连接，运算放大器U3的11脚接+15V电压，运算放大器U3的3脚和8脚接地，运算放大器U3的5脚分别与电阻R20和电位器VR4的一端连接，电位器VR4的另一端接+5V电源，电阻R20的另一端接地。运算放大器U3的6脚与电容C6的一端连接，电容C6的另一端接地，运算放大器U3的9脚分别与电阻R28和电位器VR5的一端连接，电位器VR5的另一端接+5V电源，电阻R28的另一端接地

运算放大器U3的12脚与三极管D5的基极连接，三极管D5的集电极与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与按键S1的一端连接，电阻R18的一端与三极管Q5的基极连接，电阻R18的另一端与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极分别与电阻R21和电阻R22的一端连接，电阻R21的另一端接地，电阻R22的另一端与逻辑门电路U9的1脚连接，逻辑门电路U9的2脚与电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端与电阻R29的一端连接，电阻R29的另一端接地，三极管Q6的基极与运算放大器U3的7脚连接，三极管Q6的集电极接+15V电源，三极管Q6的发射极与电阻R29的一端连接，电阻R23的一端与三极管Q5的集电极连接，电阻R23的另一端与三极管Q6的基极连接，逻辑门电路U9的3脚与电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端与可控硅SCR3的阳极连接，可控硅SCR3阳极还与按键S1的一端连接，可控硅SCR3的阴极分别与电阻R25和电阻R27的一端连接，可控硅SCR3的阴极还与按键S1的另一端连接，电阻R27的一端接地，电阻R25的另一端与三极管Q7的基极连接，三极管Q7的集电极分别与蜂鸣器U8的一端、二极管D5的一端和继电器K3的4脚连接，三极管Q7的发射极接地，蜂鸣器U8的另一端与指示灯LED4的阴极连接，指示灯LED4的阳极与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端、二极管D5的另一端和继电器K3的脚3均接+15V电压，继电器K3的2脚接电源电路5的Protect-2端，继电器K3的1脚接电源电路的Protect-1端。

可选地，电位器VR4、VR5可以选用3296型5K精密电位器。二极管D5可以为1N4148二极管，三极管Q5～Q7可以为3DK9H三极管，按键S1可以为6*6*5的4脚轻触开关，蜂鸣器U8可以选用SFM-27 3105A高分贝有源型连续声响蜂鸣器。可控硅SCR3可以为3CT032H可控硅，继电器K3可以为JZC-4MT/015-01继电器。

图3是本发明实施例提供的一种电源电路的电路原理图，如图3所示，电源电路5包括发光二极管LED1，正温度系数保护电阻PTC2、PTC3，电源模块U10、U11、电阻R30、R31、R32、以及电容C7、C8、C9、C10、C11、C13、C14、C15、C16。

电源模块U10为PK V3325P1芯片，电源模块U11为PK V3211P1芯片。

电源模块U10的2脚、3脚、9脚和16脚均与电源电路5的Protect-2端连接，电源模块U10的22脚和23脚均与正温度系数保护电阻PTC2的一端连接，正温度系数保护电阻PTC2的另一端与电源电路5的Protect-1端连接。电容C8和电容C14的一端均与电源电路5的Protect-1端连接，电容C8和电容C14的另一端均与电源电路5的Protect-2端连接，电源模块U10的14脚接+15V电源，电源模块U10的11脚接-15V电源，电容C12、电容C7和电阻R30的一端均接-15V电源，电容C12、电容C7和电阻R30的一端均接地。，电容C12、电容C11和电阻R31的一端均接+15V电源，电容C12、电容C11和电阻R31的一端均接地。

电源模块U11的2脚、3脚、9脚和16脚均与电源电路5的Protect-2端连接，电源模块U11的22脚和23脚均与正温度系数保护电阻PTC3的一端连接，正温度系数保护电阻PTC3的另一端与电源电路5的Protect-1端连接。电容C15和电容C10的一端均与电源电路5的Protect-1端连接，电容C15和电容C10的另一端均与电源电路5的Protect-1端连接，电源模块U11的14脚接+5V电源，电容C16、电容C11和电阻R32的一端均接+5V电源，电容C16、电容C11和电阻R32的另一端均接地。

可选地，发光二极管LED1可以选用绿色0805贴片发光二极管，正温度系数保护电阻PTC2和PTC3可以选用可恢复器件RXEF017-ND，滤波电容C14、C15可以选用直插铝电解电容CD-50V-470uF，滤波电容C12、C13、C16可以选用片式钽电解电容CA45-E-25V-100uF。电阻R30、R31、R32、以及电容C7、C8、C9、C10、C11、C13、C14、C15、C16可以采用0805系列贴片电阻电容。

下面简单介绍一下本发明实施例提供的温度自动保护控制电路的工作原理，(下述工作原理中机箱内温度控制装置中的各个元器件均采用简写，例如：第一电压比较器U1的12脚采用U1-12表示)。

1.当t≥80℃(温度检测电路1的电压信号输出端的电压Vin≥2.98V)时；

1)U1-12输出高电平，U1-7输出高电平，U2-12输出高电平

Q1导通，U4-2高电平，D1导通，SCR1导通，U4-1高电平，则U4-3输出高电平，Q2导通，LED2亮，继电器K1动作吸合，K1的1脚和2脚闭合，风扇U5工作。Q3导通，U6-2高电平，D3导通，SCR2导通，U6-1高电平，则U6-3输出低电平，Q4断开，LED3不亮，继电器K2不动作，K2的1脚和2脚断开，加热器U7停止。

2)U3-12输出高电平，U3-7输出低电平

Q5导通，U9-1高电平，Q6断开，U9-2低电平，则U9-3输出高电平，SCR3导通，Q7导通，LED4亮，蜂鸣器U8响，继电器K3(保护开关)动作吸合，K3的1脚和2脚闭合，Protect-1和Protect-2导通，进而引发外部保护动作。

2.当50℃≤t＜80℃(2.72V≤Vin＜2.98V)时；

1)U1-12输出高电平，U1-7输出高电平，U2-12输出高电平

①温度从25℃≤t＜50℃上升到50℃≤t＜80℃，

Q1导通，U4-2高电平，D1导通，SCR1导通，U4-1高电平，则U4-3输出为高电平，Q2导通，LED2亮，继电器K1动作吸合，K1的1脚和2脚闭合，风扇U5工作。Q3导通，U6-2高电平，D3导通，SCR2导通，U6-1高电平，则U6-3输出低电平，Q4断开，LED3不亮，继电器K2不动作，K2的1脚和2脚断开，加热器U7停止。

②温度从t≥80℃下降到50℃≤t＜80℃，

Q1导通，U4-2高电平，D1导通，SCR1导通，U4-1高电平，则U4-3输出为高电平，Q2导通，LED2亮，继电器K1动作吸合，K1的1脚和2脚闭合，风扇U5工作。Q3导通，U6-2高电平，D3导通，SCR2导通，U6-1高电平，则U6-3输出低电平，Q4断开，LED3不亮，继电器K2不动作，K2的1脚和2脚断开，加热器U7停止。

2)U3-12输出低电平，U3-7输出低电平

Q5断开，U9-1低电平，Q6断开，U9-2低电平，则U9-3输出低电平，SCR3断开，Q7断开，LED4不亮，蜂鸣器U8不响，继电器K3(保护开关)无动作，K3的1脚和2脚断开，Protect-1和Protect-2断开，无外部保护动作。

3.当25℃≤t＜50℃(2.49V≤Vin＜2.72V)时；

1)U1-12输出低电平，U1-7输出高电平，U2-12输出高电平

①温度从0℃≤t＜25℃上升到25℃≤t＜50℃，

Q1导通，U4-2高电平，D1断开，SCR1断开，U4-1低电平，则U4-3输出为低电平，Q2断开，LED2不亮，继电器K1不动作，K1的1脚和2脚断开，风扇U5停止。Q3导通，U6-2高电平，D3导通，SCR2导通，U6-1高电平，则U6-3输出为低电平，Q4断开，LED3不亮，继电器K2不动作，K2的1脚和2脚断开，加热器U7停止。

②温度从50℃≤t＜80℃下降到25℃≤t＜50℃，

Q1导通，U4-2高电平，D1断开，但SCR1导通后无须触发可维持导通，故SCR1导通，U4-1高电平，则U4-3输出为高电平，Q2导通，LED2亮，继电器K1动作吸合，K1的1脚和2脚闭合，风扇U5工作。

Q3导通，U6-2高电平，D3导通，SCR2导通，U6-1高电平，则U6-3输出为低电平，Q4断开，LED3不亮，继电器K2不动作，K2的1脚和2脚断开，加热器U7停止。

2)U3-12输出低电平，U3-7输出低电平

Q5断开，U9-1低电平，Q6断开，U9-2低电平，则U9-3输出低电平，SCR3断开，Q7断开，LED4不亮，蜂鸣器U8不响，继电器K3(保护开关)无动作，K3的1脚和2脚断开，Protect-1和Protect-2断开，无外部保护动作。

4.当0℃≤t＜25℃(2.23V≤Vin＜2.49V)时；

1)U1-12输出低电平，U1-7输出低电平，U2-12输出高电平

①温度从-30℃≤t＜0℃上升到0℃≤t＜25℃，

Q1断开，U4-2低电平，D1断开，SCR1断开，U4-1低电平，则U4-3输出为低电平，Q2断开，LED2不亮，继电器K1不动作，K1的1脚和2脚断开，风扇U5停止。Q3导通，U6-2高电平，D3断开，SCR2断开，U6-1低电平，则U6-3输出为高电平，Q4导通，LED3亮，继电器K2动作吸合，K2的1脚和2脚闭合，加热器U7工作。

②温度从25℃≤t＜50℃下降到0℃≤t＜25℃时，

Q1断开，U4-2低电平，D1断开，SCR1断开，U4-1低电平，则U4-3输出为低电平，Q2断开，LED2不亮，继电器K1不动作，K1的1脚和2脚断开，风扇U5停止。Q3导通，U6-2高电平，D3断开，但SCR2导通后无须触发可维持导通，故SCR2导通，U6-1高电平，则U6-3输出为低电平，Q4断开，LED3不亮，继电器K2不动作，K2的1脚和2脚断开，加热器U7停止工作。

2)U3-12输出低电平，U3-7输出低电平

Q5断开，U9-1低电平，Q6断开，U9-2低电平，则U9-3输出低电平，SCR3断开，Q7断开，LED4不亮，蜂鸣器U8不响，继电器K3(保护开关)无动作，K3的1脚和2脚断开，Protect-1和Protect-2断开，无外部保护动作。

5.当-30℃≤t＜0℃(1.91V≤Vin＜2.23V)时；

1)U1-12输出低电平，U1-7输出低电平，U2-12输出低电平

①温度从t＜-30℃上升到-30℃≤t＜0℃时，

Q1断开，U4-2低电平，D1断开，SCR1断开，U4-1低电平，则U4-3输出为低电平，Q2断开，LED2不亮，继电器K1不动作，K1的1脚和2脚断开，风扇U5停止。Q3断开，U6-2低电平，D3断开，SCR2断开，U6-1低电平，则U6-3输出为高电平，Q4导通，LED3亮，继电器K2动作吸合，K2的1脚和2脚闭合，加热器U7工作。

②温度从0℃≤t＜25℃下降到-30℃≤t＜0℃时，

Q1断开，U4-2低电平，D1断开，SCR1断开，U4-1低电平，则U4-3输出为低电平，Q2断开，LED2不亮，继电器K1不动作，K1的1脚和2脚断开，风扇U5停止。Q3断开，U6-2低电平，D3断开，SCR2断开，U6-1低电平，则U6-3输出为高电平，Q4导通，LED3亮，继电器K2动作吸合，K2的1脚和2脚闭合，加热器U7工作。

2)U3-12输出低电平，U3-7输出低电平

Q5断开，U9-1低电平，Q6断开，U9-2低电平，则U9-3输出低电平，SCR3断开，Q7断开，LED4不亮，蜂鸣器U8不响，继电器K3(保护开关)无动作，K3的1脚和2脚断开，Protect-1和Protect-2断开，无外部保护动作。

6.当t＜-30℃(Vin＜1.91V)时；

1)U1-12输出低电平，U1-7输出低电平，U2-12输出低电平

Q1断开，U4-2低电平，D1断开，SCR1断开，U4-1低电平，则U4-3输出为低电平，Q2断开，LED2不亮，继电器K1不动作，K1的1脚和2脚断开，风扇U5停止。Q3断开，U6-2低电平，D3断开，SCR2断开，U6-1低电平，则U6-3输出为高电平，Q4导通，LED3亮，继电器K2动作吸合，K2的1脚和2脚闭合，加热器U7工作。

2)U3-12输出低电平，U3-7输出高电平

Q5断开，U9-1低电平，Q6导通，U9-2高电平，则U9-3输出高电平，SCR3导通，Q7导通，LED4亮，蜂鸣器U8响，继电器K3(保护开关)动作闭合，K3的1脚和2脚闭合，Protect-1和Protect-2导通，进而引发外部保护动作。

其中，第一可控硅SCR1的用处在于，当温度从50℃≤t＜80℃降温到低于50℃时，可控硅SCR1导通后无须触发可维持导通，使风扇没有立即停止，而是继续工作降温，降温到25℃时才停止工作。如果温度刚一降低到50℃以下时，风扇立即停止，温度有可能会继续升温到50℃以上，则风扇立即工作，如此将会造成电路工作状态在短时间内反复变化。因此在这段过程中，设置缓冲区间，避免在临界点处来回反复变化，使机箱内元器件在较适宜的温度范围内工作。

第二可控硅SCR2的用处在于，当温度从25℃≤t＜50℃降温到低于25℃时，SCR2导通后无须触发可维持导通，使加热器没有立即工作，而是停止，降温到0℃以下时加热器才开始工作。如果温度刚一降低到25℃以下时，加热器立即工作，温度有可能会继续升温到25℃以上，则加热器就会立即停止工作，如此将会造成电路工作状态在短时间内反复变化。因此在这段过程中，设置缓冲区间，避免在临界点处来回反复变化，使机箱内元器件在较适宜的温度范围内工作。

第三可控硅SCR3的用处在于，当人工检查和排除故障后，当温度从高于80℃下降到低于80℃或温度从低于-30℃上升到高于-30℃后，由于SCR3导通后无须触发可维持导通，此时须按动S1(手动/远程复位按键)，使SCR3恢复为可触发状态，进而Q9断开，K3断开，Protect-1和Protect-2断开，后续保护电路恢复正常状态。

表3为电路工作状态表，参见表3：

表3

在本发明实施例提供的机箱内温度控制装置中没有使用复杂的数字控制芯片，仅采用了模拟器件，巧妙的进行了区间分段逻辑控制设计，使得电路体积虽小但控制灵敏，可靠性高，只需机箱内部电源供电，线路简单整洁，易于维护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机箱内温度控制装置，其特征在于，所述机箱内温度控制装置包括温度检测电路(1)、信号处理电路(2)、自动控制电路(3)、报警电路(4)和用于供电的电源电路(5)；

所述温度检测电路(1)，用于检测机箱内的温度，并将所述机箱内的温度转换成电压信号；

所述信号处理电路(2)，用于对所述温度检测电路(1)输出的电压信号进行分析处理，以确定所述机箱内的温度T，并根据所述机箱内的温度T，发出相应的控制信号；

所述自动控制电路(3)，用于在b≤T＜a时，根据所述控制信号控制风扇(U5)工作；在机箱内温度T降低至c≤T＜b时，根据所述控制信号控制所述风扇(U5)继续工作；在机箱内温度T降低至d≤T＜c时，根据所述控制信号控制所述风扇(U5)和加热器(U7)均停止工作；在e≤T＜d时，根据所述控制信号控制所述加热器(U7)工作；在机箱内温度T升高至d≤T＜c时，根据所述控制信号控制所述加热器(U7)工作；在机箱内温度T升高至c≤T＜b时，根据所述控制信号控制所述风扇(U5)和所述加热器(U7)均停止工作；

所述报警电路(4)，用于在a≤T或T＜e时，发出声光报警，并切断所述电源电路(5)，e＜d＜c＜b＜a。

2.根据权利要求1所述的机箱内温度控制装置，其特征在于，所述a为所述机箱内元器件能承受的最高温度，所述e为所述机箱内元器件能承受的最低温度。

3.根据权利要求1所述的机箱内温度控制装置，其特征在于，所述温度检测电路(1)包括定值电阻(R10)和温度传感器(PCT1)，所述定值电阻(R10)的一端接+5V电源，所述定值电阻(R10)的另一端与所述温度传感器(PCT1)的电压信号输出端连接，所述温度传感器(PCT1)的输入端接地。

4.根据权利要求3所述的机箱内温度控制装置，其特征在于，所述温度传感器(PCT1)为镍铁合金的DO35玻壳封装的正温度系数硅芯片KTY81-121，所述温度传感器(PCT1)的工作温度为-55℃～+150℃。

5.根据权利要求2所述的机箱内温度控制装置，其特征在于，所述信号处理电路(2)包括第一电压比较器(U1)和第二电压比较器(U2)，所述第一电压比较器(U1)具有第一输出端和第二输出端；

所述第一电压比较器(U1)用于比较所述温度检测电路(1)输出的电压信号与第一阈值电压和第二阈值电压的电压大小，并在所述温度检测电路(1)输出的电压信号的电压大于等于所述第一阈值电压时，从所述第一输出端输出高电平；在所述温度检测电路(1)输出的电压信号的电压小于所述第一阈值电压，且大于等于所述第二阈值电压时，从所述第二输出端输出高电平；所述第一阈值电压表示的温度为b，所述第二阈值电压表示的温度为c；

所述第二电压比较器(U2)用于比较所述温度检测电路(1)输出的电压信号与第三阈值电压的电压大小，并在所述温度检测电路(1)输出的电压信号的电压大于等于所述第三阈值电压时，输出高电平；所述第三阈值电压表示的温度为d。

6.根据权利要求5所述的机箱内温度控制装置，其特征在于，所述第一电压比较器(U1)和所述第二电压比较器(U2)均为LM119芯片。

7.根据权利要求5所述的机箱内温度控制装置，其特征在于，所述自动控制电路(3)包括第一可控硅(SCR1)、第二可控硅(SCR2)、第一逻辑门电路(U4)和第二逻辑门电路(U6)；

所述第一可控硅(SCR1)的阳极与所述电压比较器(U1)的第二输出端连接；所述第一可控硅(SCR1)的控制端与所述电压比较器(U1)的所述第一输出端连接，所述第一可控硅(SCR1)的阴极与所述第一逻辑门电路(U4)的输入端连接，所述第一逻辑门电路(U4)的输出端与所述风扇(U5)连接；

所述第二可控硅(SCR2)的阳极与所述第二电压比较器(U2)的输出端连接，所述第二可控硅(SCR2)的控制端与所述第一电压比较器(U1)的第二输出端连接，所述第二可控硅(SCR2)的阴极与所述第二逻辑门电路(U6)的输入端连接，所述第二逻辑门电路(U6)的输出端与所述加热器(U7)连接；

所述第一可控硅(SCR1)，用于在所述第一可控硅(SCR1)的阳极与所述控制端均为高电平时导通，并向所述第一逻辑门电路(U4)输出高电平；

所述第一逻辑门电路(U4)，用于在所述第一逻辑门电路(U4)的输入端为高电平时，输出高电平，在所述第一逻辑门电路(U4)的输入端为低电平时，输出低电平；

所述风扇(U5)，用于在所述风扇(U5)的输入端为高电平时工作，在所述风扇(U5)的输入端为低电平时停止工作；

所述第二可控硅(SCR2)，用于在所述第二可控硅(SCR2)的阳极与控制端均为高电平时导通，并向所述第二逻辑门电路(U6)输出高电平；

所述第二逻辑门电路(U6)，用于在所述第二逻辑门电路(U6)的输入端为高电平时，输出低电平，在所述第二逻辑门电路(U6)的输入端为低电平时，输出高电平；

所述加热器(U7)，用于在所述加热器(U7)的输入端为高电平时工作，在所述加热器(U7)输入端为低电平时停止工作。

8.根据权利要求7所述的机箱内温度控制装置，其特征在于，所述第一逻辑门电路(U4)为SN75451芯片，所述第二逻辑门电路(U6)为SN75452芯片。

9.根据权利要求7所述的机箱内温度控制装置，其特征在于，所述风扇(U5)为AVP1238H24B型风扇，所述加热器(U7)为PTC恒温发热片。

10.根据权利要求2所述的机箱内温度控制装置，其特征在于，所述报警电路(4)包括第三电压比较器(U3)，所述第三电压比较器(U3)包括第一输出端和第二输出端；

所述第三电压比较器(U3)用于比较所述温度检测电路(1)输出的电压信号与第四阈值电压和第五阈值电压的电压大小，并在所述温度检测电路(1)输出的电压信号的电压大于等于所述第四阈值电压时，所述第三电压比较器(U3)的第一输出端输出高电平；在所述温度检测电路(1)输出的电压信号的电压小于所述第五阈值电压时，第三电压比较器(U3)的第二输出端输出高电平；所述第四阈值电压表示的温度为a，所述第五阈值电压表示的温度为e。

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