CN203164784U - 便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置，包括加热组件、用于感测所述加热组件温度的温度传感器、与所述温度传感器连接且根据所述温度传感器的检测发出控制指令的单片机和与所述单片机连接且根据所述单片机发出的控制指令控制加热组件加热的控制电路。由于本实用新型采用了单片机，且由晶闸管触发电路和交流接触器协调控制电路的通断，可以加快加热器的反应速度和提高加热的温度精度，并延长该加热装置的各部件的使用寿命。

Description

便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置

技术领域

本实用新型涉及一种恒温控制加热装置，更具体地说，是一种便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置。

背景技术

便携式检测仪器往往需要现场稳定的提供加热源，这导致了温度成为这些行业极为普遍又极为重要的热工参数之一。控制温度的手段越来越多，然而还是存在着控温精度不高、不够及时或者寿命短等一系列问题。

而单片机因其高可靠性和高性价比，在工业控制系统，智能化仪器仪表和智能接口等诸多领域内得到了极为广泛的应用。

新型内容

由于现有技术的上述问题，本实用新型提出一种便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置，其目的在于解决现有的便携式检测仪器中恒温控制加热装置的响应慢、精度不高且寿命短的问题。

本实用新型通过以下技术方案解决上述问题：

便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置，包括加热组件、用于感测所述加热组件温度的温度传感器、与所述温度传感器连接且根据所述温度传感器的检测发出控制指令的单片机和与所述单片机连接且根据所述单片机发出的控制指令控制加热组件加热的控制电路。

所述控制电路包括一固态继电器、一晶闸管触发电路以及一连接所述固态继电器和晶闸管触发电路的交流接触器。

所述晶闸管触发电路还包括一隔离功放器。

所述固态继电器和所述隔离功放器连接所述单片机。

所述单片机为ATmega8。

还包括与所述单片机连接的显示器及调控键盘。

还包括一与所述单片机相连的用于过限报警的LED。

固态继电器由输入电路，隔离或耦合电路和输出电路三部分组成。

由于本实用新型采用了单片机，且由晶闸管触发电路和交流接触器协调控制电路的通断，可以加快加热器的反应速度和提高加热的温度精度，并延长该加热装置的各部件的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的工作原理图；

图2是本实用新型的晶体管触发电路示意图；

图3是本实用新型的桥式整流电路示意图；

图4是本实用新型的单片机ATmega8的引脚图。

具体实施方式：

下面结合具体实施方式，详细描述本实用新型。

结合图1所示，为本实用新型的工作原理图。

便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置，包括加热组件1、用于感测所述加热组件1温度的温度传感器2、与所述温度传感器2连接且根据所述温度传感器2的检测发出控制指令的单片机3和与所述单片机3连接且根据所述单片机3发出的控制指令控制加热组件1加热的控制电路4。

所述控制电路4包括一固态继电器41、一晶闸管触发电路42以及一连接所述固态继电器41和晶闸管触发电路42的交流接触器43。所述晶闸管触发电路42还包括一隔离功放器44。所述固态继电器41和所述隔离功放器44连接所述单片机3。

本实用新型的便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置还包括与所述单片机3连接的显示器5及调控键盘6。以及一与所述单片机3相连的用于过限报警的LED7等。

在本实用新型的恒温控制加热装置使用过程中，分为三个阶段：全速升温段、调温段（或保温段）和自然降温段。

本实用新型的原理如图1所示，在该恒温控制加热装置的单片机中设定一个预期值8；温度传感器2将加热组件1中的温度信息传输给单片机1，经过处理后，一方面送往显示器5；另一方面与所述与设定的预期值8相比较，通过单片机的调控和控制电路4控制温度达到预期值8。

其中，控制电路4中由两块组成：由晶闸管触发电路42和交流接触器43协调控制通断。由于初始的全功率加热电流大，晶闸管允许通过的电流小，故采用交流接触器43进行控制；在后期的温度调整时期，需要来回通断以调整温度达到预期值8，对交流接触器43的触点寿命有很大的影响，故采用晶闸管触发电路42。

结合图4所示，在本实施例中，所述单片机3为ATmega8。ATmega8是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega8的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

一般的温度传感器，采用热敏电阻。热敏体积小，价格便宜，易于通过接触测试固体温度。但是对于测量液体温度表现不佳。再者，热敏电阻特性的非线性（或者说近似的分段线性）给单片机的多点恒温带来麻烦，要通过大量测试建立温度/电压（T/V）表格，才能实现。在本实施例中的温度传感器2采用DS18B20。DS18B20具有精度高，测量范围大，不需要辅助电源等特点，且通过一个单线接口发送或接收信息，因此在中央微处理器和DS18B20之间仅需一条连接线（加上地线），并且用户可以自定义非易失性温度报警设置，所以DS18B20在温度控制，工业系统，消费品等许多热感测系统中有广泛应用。

在本实用新型中，固态继电器41由输入电路，隔离或耦合电路和输出电路三部分组成。安输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器41的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。固态继电器41的输出电路也可分为直流输出电路，交流输出电路和交直流输出电路等形式。交流输出时，通常使用两个可控硅或一个双向可控硅，直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管。

固态继电器41的优点在于：（1）高寿命，高可靠:SSR没有机械零部件，有固体器件完成触点功能，由于没有运动的零部件，因此能在高冲击，振动的环境下工作，由于组成固态继电器41的元器件的固有特性，决定了固态继电器41的寿命长，可靠性高。（2）灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好:固态继电器41的输入电压范围较宽，驱动功率低，可与大多数逻辑集成电路兼容不需加缓冲器或驱动器。（3）快速转换:固态继电器41因为采用固体其间，所以切换速度可从几毫秒至几微妙。（4）电磁干扰小:固态继电器41没有输入"线圈"，没有触点燃弧和回跳，因而减少了电磁干扰。大多数交流输出固态继电器是一个零电压开关，在零电压处导通，零电流处关断，减少了电流波形的突然中断，从而减少了开关瞬态效应。

交流接触器43是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。交流接触器43的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。

晶闸管有三个极，分别为阳极、阴极和控制极。为了说明晶体闸管的工作原理，我们把晶闸管看成由PNP（T1）和NPN（T2）两个三极管组合而成，用图2表示电路模型来表示。当阳-阴极之间加正向电压Vak（Ea）时，同时控制极-阴极间加正向电压Vgk（Eg）时，就产生控制极电流Ig（Ib2），经T2放大后，形成集电极电流Ic2=β2Ib2，这个电流又是T1的基极电流Ib1，即Ib1=Ic2，同样经T1放大，产生集电极电流Ic1=β1β2Ib2，此电流又作为T2的基极电流再行放大，如此循环往复，形成正反馈过程，从而使晶闸管完全导通。这个导通过程是在极短的时间内完成的，一般不超过几微秒，称为触发导通过程。导通后即使去掉Eg，晶闸管依靠自身的正反馈作用仍然可以维持导通，并成为不可控。因此Eg只起触发导通的作用，一经触发后，不管Eg存在与否，晶闸管仍将导通。晶闸管导通时，其正向压降（阳-阴极间）一般约为0.6～1.2V，但应注意的是，如果因外电路负载电阻增加而使晶闸管的阳极电流Ia降低到小于某一数值Ih时，就不能维持正反馈过程，晶闸管就不能导通，而呈阻断状态因此称Ih为晶闸管的最小维持电流，它表示维持晶闸管导通的最小阳极电。如果阳极电流Ia小于Ih，则晶闸管呈现正向阻断状态。如果已导通的晶闸管的外加电压降到零（或切断电源），则阳极电流Ia降到零，晶闸管自行阻断。如果晶闸管加上反向电压，则此时PN结承受反向电压，无论控制极是否加上触发电压，晶闸管均不导通，呈反向阻断状态。综上分析可知，晶闸管的导通条件为：除了在阳-阴极间加上一定大小的电压外，还要在控制极-阴极间加正向触发电压，只要电路满足这两个条件，晶闸管才能导通，否则就处于阻断状态。同时还要注意到，一旦管子触发导通后，控制极即失去控制作用，这时要使电路阻断，必须使阳极电压降到足够小，使阳极电流降到Ih以下。双向可控硅的优点是控制电路简单，没有反向耐压问题。在本实用新型的恒温控制加热装置初始的升温过程中，加热功率很大（24KW），故采用交流接触器43来完成，而在后来的温度调节过程中需要来回通断微调，对接触触点的寿命影响很大，并且由于此时加热功率小，故采用更加精准的晶闸管触发电路42来完成控制。

另，由于本系统所用到的一系列芯片的电源都是直流电源，而现实中用的都是交流电，故要把交流电整流成直流电，本实用新型中运用的是桥式整流法把交流电整流成直流电，从而满足系统的要求。整流原理图如图3所示。

本实用新型能够实现高效率精确控制，降低调节温差，缩短调节时间，提高产品质量，降低燃耗,节约能源等优点；同时达到以下技术要求：延长机械转换触点寿命，解决大功率电器的升温难题；参数设定便利、直观，温度测量准确，温控精度±0.5℃，控制温度范围0～120℃，过限报警，并最终由大屏幕液晶显示参数。

应理解，这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置，其特征在于：包括加热组件、用于感测所述加热组件温度的温度传感器、与所述温度传感器连接且根据所述温度传感器的检测发出控制指令的单片机和与所述单片机连接且根据所述单片机发出的控制指令控制加热组件加热的控制电路。 

2.根据权利要求1所述的便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置，其特征在于：所述控制电路包括一固态继电器、一晶闸管触发电路以及一连接所述固态继电器和晶闸管触发电路的交流接触器。 

3.根据权利要求2所述的便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置，其特征在于：所述晶闸管触发电路还包括一隔离功放器。 

4.根据权利要求3所述的便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置，其特征在于：所述固态继电器和所述隔离功放器连接所述单片机。 

5.根据权利要求1所述的便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置，其特征在于：所述单片机为ATmega8。 

6.根据权利要求1所述的便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置，其特征在于：还包括与所述单片机连接的显示器及调控键盘。 

7.根据权利要求1所述的便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置，其特征在于：还包括一与所述单片机相连的用于过限报警的LED。 

8.根据权利要求2所述的便携式绝缘油中腐蚀性硫检测装置用恒温控制加热装置，其特征在于：所述固态继电器由输入电路，隔离或耦合电路和输出电路三部分组成。 

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