CN203433386U - 一种温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于自动控制领域，提供了一种温度控制装置，由温度采集电路、控制器以及温度调节电路对环境温度进行闭环控制；其中，温度采集电路实时采集环境温度，控制器根据所述环境温度与所述预设温度的差值控制温度调节电路进行升温或降温。首先，逐渐调整环境温度以接近预设温度，经过一定时间后，该温度控制装置实时调整环境温度以趋近于预设温度，实现恒温控制。

Description

一种温度控制装置

技术领域

本实用新型属于自动控制领域，尤其涉及一种温度控制装置。

背景技术

目前，在生产行业或种植行业中，都需要调整室内温度，然后保持室内恒温，常采用温度控制装置以实现；其中温度控制装置大体分为：1）机械式温度控制装置，具体分为：蒸气压力式温度控制装置、液体膨胀式温度控制装置、气体吸附式温度控制装置、金属膨胀式温度控制装置；其中，蒸气压力式温度控制装置又具体分为：充气型、液气混合型和充液型；例如：家用空调通常采用机械式温度控制装置以实现恒温。2）电子式温度控制装置，具体分为：电阻式温度控制装置和热电偶式温度控制装置。

因控制系统的引入可以进行更精确的温度控制，因此，电子式温度控制装置越发受到青睐。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种温度控制装置，以实现对环境温度进行升降温调整。

一方面，本实用新型提供一种温度控制装置，所述温度控制装置包括采集环境温度的温度采集电路和设置预设温度的按键模块，所述温度控制装置还包括：

温度采集端和预设温度端分别接所述温度采集电路的输出端和所述按键模块，根据所述环境温度与所述预设温度的差值输出温度控制信号的控制器；

输入端接所述控制器的控制端，根据所述温度控制信号进行升温或降温的所述温度调节电路。

进一步地，所述温度控制装置还包括：

输入端接所述控制器的报警端，所述控制器在所述环境温度与所述预设温度的差值超出温度阈值时所输出的报警信号发出报警提示的报警电路。

进一步地，所述温度控制装置还包括：

发送端和接收端分别接所述控制器的发送端和接收端，为所述控制器与外部设备的数据通讯提供数据通信路径的通讯接口电路。

进一步地，所述控制器为控制芯片U3;

其中，所述控制芯片U3的温度采集引脚、预设温度引脚、控制引脚、报警引脚、发送引脚以及接收引脚分别为所述控制器的温度采集端、预设温度端、控制端、报警端、发送端以及接收端。

进一步地，所述控制芯片U3为单片机、ARM处理器或可编程逻辑器件。

进一步地，所述温度调节电路包括：

分流电阻R1、分压电阻R2、分压电阻R3、分压电阻R4、光电耦合芯片U1、NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2、二极管D1、继电器开关K1以及升降温模块；

所述分流电阻R1的第一端为所述温度调节电路的输入端，所述NPN型三极管Q1的基极和发射极分别接所述分流电阻R1的第二端和地，所述光电耦合芯片U1的高电位受控输入端、低电位受控输入端、高电位控制输出端以及低电位控制输出端分别接所述分压电阻R2的第二端、所述NPN型三极管Q1的集电极、所述分压电阻R4的第一端以及地，所述分压电阻R2的第一端接电源（VCC1），所述分压电阻R3连接在电源（VCC1）与所述分压电阻R4的第一端之间，所述继电器开关K1的第一控制触点和第二控制触点分别接电源（VCC1）和所述NPN型三极管Q2的集电极，所述二极管D1的阴极和阳极分别接所述继电器开关K1的第一控制触点和第二控制触点，所述NPN型三极管Q2的基极和发射极分别接所述分压电阻R4的第二端和地，所述继电器开关K1的开关触点和常开触点接所述升降温模块。

进一步地，所述报警电路包括：

分流电阻R11、分压电阻R12、分压电阻R13、分压电阻R14、光电耦合芯片U2、NPN型三极管Q11、NPN型三极管Q12、二极管D11、发光二极管D12、分压电阻R15、继电器开关K11以及扬声器；

所述分流电阻R11的第一端为所述报警电路的输入端，所述NPN型三极管Q11的基极和发射极分别接所述分流电阻R11的第二端和地，所述光电耦合芯片U2的高电位受控输入端、低电位受控输入端、高电位控制输出端以及低电位控制输出端分别接所述分压电阻R12的第二端、所述NPN型三极管Q11的集电极、所述分压电阻R14的第一端以及地，所述分压电阻R12的第一端接电源（VCC2），所述分压电阻R13连接在电源（VCC2）与所述分压电阻R14的第一端之间，所述继电器开关K11的第一控制触点和第二控制触点分别接电源（VCC2）和所述NPN型三极管Q12的集电极，所述二极管D11的阴极和阳极分别接所述继电器开关K11的第一控制触点和第二控制触点，所述发光二极管D12的阳极和阴极分别接所述二极管D11的阴极和所述分压电阻R15的第一端，所述分压电阻R15的第二端接所述二极管D11的阳极，所述NPN型三极管Q12的基极和发射极分别接所述分压电阻R14的第二端和地，所述继电器开关K11的开关触点和常开触点接所述扬声器。

进一步地，所述通讯接口电路包括：

正温度系数热敏电阻PTC1、正温度系数热敏电阻PTC2、稳压管ZD1、稳压管ZD2、分压电阻R51、分压电阻R52、分压电阻R53、差分总线收发芯片U4以及RS485接口；

所述差分总线收发芯片U4的接收器输出引脚和驱动器输入引脚分别为所述通讯接口电路的接收端和发送端，所述分压电阻R52连接在所述差分总线收发芯片U4的反向引脚和非反向引脚之间，所述分压电阻R51连接在所述电源（VCC3）与所述差分总线收发芯片U4的反向引脚之间，所述分压电阻R53连接在所述差分总线收发芯片U4的非反向引脚与地之间，所述稳压管ZD1的阳极和阴极分别接地和所述差分总线收发芯片U4的反向引脚，所述稳压管ZD2的阳极和阴极分别接地和所述差分总线收发芯片U4的非反向引脚，所述正温度系数热敏电阻PTC1的第一端和第二端分别接所述差分总线收发芯片U4的反向引脚和所述RS485接口，所述正温度系数热敏电阻PTC2的第一端和第二端分别接所述差分总线收发芯片U4的非反向引脚和所述RS485接口。

进一步地，所述差分总线收发芯片U4的型号为SN75176。

本实用新型中，由温度采集电路、控制器以及温度调节电路对环境温度进行闭环控制；其中，温度采集电路实时采集环境温度，控制器根据所述环境温度与所述预设温度的差值控制温度调节电路进行升温或降温；从而调整环境温度趋近于预设温度。另外，当所述环境温度与所述预设温度的差值超出温度阈值时，控制器输出报警信号以控制报警电路的报警。另外，控制器还可以经过交互的通讯接口电路后，采用RS485接口与外部通信。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的温度控制装置的电路结构图；

图2是本实用新型实施例提供的温度控制装置的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

需要说明的是，本实施例提供的温度控制装置为电子式温度控制装置类别中的一种温度控制装置。

图1示出了本实用新型实施例提供的温度控制装置的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下。

一种温度控制装置，所述温度控制装置包括采集环境温度的温度采集电路2，所述温度控制装置还包括设置预设温度的按键模块4，所述温度控制装置还包括：

温度采集端和预设温度端分别接所述温度采集电路2的输出端和所述按键模块4，根据所述环境温度与所述预设温度的差值输出温度控制信号的控制器1；

输入端接所述控制器1的控制端，根据所述温度控制信号进行升温或降温的所述温度调节电路3。

需要说明的是，温度采集电路2通过热电偶和热电阻实时检测环境温度。其中，环境温度为温度采集电路2检测时的、室内环境的温度。另外，温度采集电路2还包括用于信号隔离的光电耦合器，有效地隔离了通过热电偶和低电阻等阻抗采集温度时引入的干扰，以保证控制器1接收到稳定的所述环境温度。

需要说明的是，所述按键模块4由数字按键以及控制按键等按键组成；用户通过所述按键模块4完成对预设温度的设置，控制器1接收所述预设温度，其中，所述预设温度为根据需要而设定的温度。

作为本实用新型一实施例，根据所述环境温度与所述预设温度的差值控制温度调节电路3进行升温或降温以调整所述环境温度，以控制所述环境温度与所述预设温度的差值在一定范围内；从而通过控制器1、温度调节电路3以及温度采集电路2实现对环境温度的闭合控制。

在本实施例中，根据所述环境温度与所述预设温度的差值，调整向温度调节电路3输出的脉冲宽度调制（Pulse Width Modulatio，PWM）格式的温度控制信号的占空比；通过占空比调整后的温度控制信号控制升降温模块31进行升温或降温以调整所述环境温度；从而，通过控制器1、温度调节电路3以及温度采集电路2实现对环境温度的闭合控制，以使所述环境温度趋近于所述预设温度。

作为本实用新型一实施例，所述控制器1还用于：

当所述环境温度与所述预设温度的差值超出温度阈值时，输出报警信号至报警电路6；

与此同时，所述温度控制装置还包括：

输入端接所述控制器1的报警端，所述控制器1在所述环境温度与所述预设温度的差值超出温度阈值时所输出的报警信号发出报警提示的报警电路6。

需要说明的是，所述温度阈值为人为设定的阈值，用于保证生活和工作的安全。例如：温度阈值为：-50度到50度。

在本实施例中，当所述环境温度与所述预设温度的差值超出温度阈值时，控制器1输出脉冲宽度调制（Pulse Width Modulatio，PWM）格式的报警信号；报警电路6接收该报警信号以进行报警。

作为本实用新型一实施例，所述温度控制装置还包括：

发送端和接收端分别接所述控制器1的发送端和接收端，为所述控制器1与外部设备的数据通讯提供数据通信路径的通讯接口电路5。

需要说明的是，所述外部设备为具有并口或串口以进行通信的设备。

在本实施例中，通讯接口电路5将控制器2的数据进行数据格式调整（调整为并口格式或串口格式），以能与具有并口或串口的外部设备通信。

作为本实用新型一实施例，为了与其它具有RS485接口的设备通信，通讯接口电路5用于将控制器1的数据（包括温度数据，所述温度数据包括所述环境温度、所述预设温度以及所述温度阈值等）调整为RS485通信所需的格式。

图2示出了本实用新型实施例提供的温度控制装置的具体电路，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下。

优选的是，所述控制器1为控制芯片U3;

其中，所述控制芯片U3的温度采集引脚CO、预设温度引脚KB、控制引脚RP、报警引脚RE、发送引脚TX以及接收引脚RX分别为所述控制器1的温度采集端、预设温度端、控制端、报警端、发送端以及接收端。

更优选的是，所述控制芯片U3为单片机、ARM处理器或可编程逻辑器件。

其中，单片机包括C51单片机。

其中，所述可编程逻辑器件包括复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammableLogicDevice，CPLD)和现场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array，FPGA）器件。

优选的是，所述温度调节电路3包括：

分流电阻R1、分压电阻R2、分压电阻R3、分压电阻R4、光电耦合芯片U1、NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2、二极管D1、继电器开关K1以及升降温模块31；

所述分流电阻R1的第一端为所述温度调节电路3的输入端，所述NPN型三极管Q1的基极和发射极分别接所述分流电阻R1的第二端和地，所述光电耦合芯片U1的高电位受控输入端、低电位受控输入端、高电位控制输出端以及低电位控制输出端分别接所述分压电阻R2的第二端、所述NPN型三极管Q1的集电极、所述分压电阻R4的第一端以及地，所述分压电阻R2的第一端接电源VCC1，所述分压电阻R3连接在电源VCC1与所述分压电阻R4的第一端之间，所述继电器开关K1的第一控制触点和第二控制触点分别接电源VCC1和所述NPN型三极管Q2的集电极，所述二极管D1的阴极和阳极分别接所述继电器开关K1的第一控制触点和第二控制触点，所述NPN型三极管Q2的基极和发射极分别接所述分压电阻R4的第二端和地，所述继电器开关K1的开关触点和常开触点接所述升降温模块31。

这样，温度调节电路3的输入端接收PWM格式的温度控制信号；通过该温度控制信号，控制NPN型三极管Q1的导通/截止，从而控制光电耦合芯片U1的导通/截止，从而控制NPN型三极管Q2的截止/导通，从而控制继电器开关K1不工作/工作，从而实现控制升降温模块31是否工作。其中，控制器1通过调整PWM格式的温度控制信号的占空比，调整继电器开关K1的工作时间，从而调整升降温模块31的发热量，以调整环境温度。若所述升降温模块31采用电热元件（包括电热棒、发热圈等），则根据PWM格式的温度控制信号的占空比，控制电热元件的发热量。

优选的是，所述光电耦合芯片U1选用型号为TLP521的光电耦合芯片。

优选的是，所述报警电路6包括：

分流电阻R11、分压电阻R12、分压电阻R13、分压电阻R14、光电耦合芯片U2、NPN型三极管Q11、NPN型三极管Q12、二极管D11、发光二极管D12、分压电阻R15、继电器开关K11以及扬声器61；

所述分流电阻R11的第一端为所述报警电路6的输入端，所述NPN型三极管Q11的基极和发射极分别接所述分流电阻R11的第二端和地，所述光电耦合芯片U2的高电位受控输入端、低电位受控输入端、高电位控制输出端以及低电位控制输出端分别接所述分压电阻R12的第二端、所述NPN型三极管Q11的集电极、所述分压电阻R14的第一端以及地，所述分压电阻R12的第一端接电源VCC2，所述分压电阻R13连接在电源VCC2与所述分压电阻R14的第一端之间，所述继电器开关K11的第一控制触点和第二控制触点分别接电源VCC2和所述NPN型三极管Q12的集电极，所述二极管D11的阴极和阳极分别接所述继电器开关K11的第一控制触点和第二控制触点，所述发光二极管D12的阳极和阴极分别接所述二极管D11的阴极和所述分压电阻R15的第一端，所述分压电阻R15的第二端接所述二极管D11的阳极，所述NPN型三极管Q12的基极和发射极分别接所述分压电阻R14的第二端和地，所述继电器开关K11的开关触点和常开触点接所述扬声器61。

同理，若报警电路6的输入端接收到PWM格式的报警信号，报警电路6通过该PWM格式的报警信号控制NPN型三极管Q11的导通/截止，从而控制光电耦合芯片U2的导通/截止，从而控制NPN型三极管Q12的截止/导通，从而控制继电器开关K11不工作/工作，从而控制扬声器61间歇式地发出声音以报警；于此同时，NPN型三极管Q12的间歇式地截止/导通，导致发光二极管D12间歇式地点亮以呈现闪亮效果，以实现报警。

优选的是，所述光电耦合芯片U1选用型号为TLP521的光电耦合芯片。

优选的是，所述通讯接口电路5包括：

正温度系数热敏电阻PTC1、正温度系数热敏电阻PTC2、稳压管ZD1、稳压管ZD2、分压电阻R51、分压电阻R52、分压电阻R53、差分总线收发芯片U4以及RS485接口；

所述差分总线收发芯片U4的接收器输出引脚R和驱动器输入引脚D分别为所述通讯接口电路5的接收端和发送端，所述分压电阻R52连接在所述差分总线收发芯片U4的反向引脚B和非反向引脚A之间，所述分压电阻R51连接在所述电源VCC3与所述差分总线收发芯片U4的反向引脚B之间，所述分压电阻R53连接在所述差分总线收发芯片U4的非反向引脚A与地之间，所述稳压管ZD1的阳极和阴极分别接地和所述差分总线收发芯片U4的反向引脚B，所述稳压管ZD2的阳极和阴极分别接地和所述差分总线收发芯片U4的非反向引脚A，所述正温度系数热敏电阻PTC1的第一端和第二端分别接所述差分总线收发芯片U4的反向引脚B和所述RS485接口，所述正温度系数热敏电阻PTC2的第一端和第二端分别接所述差分总线收发芯片U4的非反向引脚A和所述RS485接口。

这样，经过差分总线收发芯片U4对所述控制器1的数据进行调整，实现控制器1可以通过RS485接口以及RS485总线组成的通信链路通信；其中，通过稳压管ZD1和稳压管ZD2稳定RS485接口与差分总线收发芯片U4之间的信号电压。

更优选的是，所述差分总线收发芯片U4的型号为：SN75176。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种温度控制装置，所述温度控制装置包括采集环境温度的温度采集电路和设置预设温度的按键模块，其特征在于，所述温度控制装置还包括： 

温度采集端和预设温度端分别接所述温度采集电路的输出端和所述按键模块，根据所述环境温度与所述预设温度的差值输出温度控制信号的控制器； 

输入端接所述控制器的控制端，根据所述温度控制信号进行升温或降温的温度调节电路。 

2.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括： 

输入端接所述控制器的报警端，根据所述控制器在所述环境温度与所述预设温度的差值超出温度阈值时所输出的报警信号发出报警提示的报警电路。 

3.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括： 

发送端和接收端分别接所述控制器的发送端和接收端，为所述控制器与外部设备的数据通讯提供数据通信路径的通讯接口电路。 

4.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述控制器为控制芯片U3; 

其中，所述控制芯片U3的温度采集引脚、预设温度引脚、控制引脚、报警引脚、发送引脚以及接收引脚分别为所述控制器的温度采集端、预设温度端、控制端、报警端、发送端以及接收端。 

5.如权利要求4所述的温度控制装置，其特征在于，所述控制芯片U3为单片机、ARM处理器或可编程逻辑器件。 

6.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度调节电路包括： 

分流电阻R1、分压电阻R2、分压电阻R3、分压电阻R4、光电耦合芯片U1、NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2、二极管D1、继电器开关K1以及 升降温模块； 

所述分流电阻R1的第一端为所述温度调节电路的输入端，所述NPN型三极管Q1的基极和发射极分别接所述分流电阻R1的第二端和地，所述光电耦合芯片U1的高电位受控输入端、低电位受控输入端、高电位控制输出端以及低电位控制输出端分别接所述分压电阻R2的第二端、所述NPN型三极管Q1的集电极、所述分压电阻R4的第一端以及地，所述分压电阻R2的第一端接电源（VCC1），所述分压电阻R3连接在电源（VCC1）与所述分压电阻R4的第一端之间，所述继电器开关K1的第一控制触点和第二控制触点分别接电源（VCC1）和所述NPN型三极管Q2的集电极，所述二极管D1的阴极和阳极分别接所述继电器开关K1的第一控制触点和第二控制触点，所述NPN型三极管Q2的基极和发射极分别接所述分压电阻R4的第二端和地，所述继电器开关K1的开关触点和常开触点接所述升降温模块。 

7.如权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，所述报警电路包括： 

分流电阻R11、分压电阻R12、分压电阻R13、分压电阻R14、光电耦合芯片U2、NPN型三极管Q11、NPN型三极管Q12、二极管D11、发光二极管D12、分压电阻R15、继电器开关K11以及扬声器； 

所述分流电阻R11的第一端为所述报警电路的输入端，所述NPN型三极管Q11的基极和发射极分别接所述分流电阻R11的第二端和地，所述光电耦合芯片U2的高电位受控输入端、低电位受控输入端、高电位控制输出端以及低电位控制输出端分别接所述分压电阻R12的第二端、所述NPN型三极管Q11的集电极、所述分压电阻R14的第一端以及地，所述分压电阻R12的第一端接电源（VCC2），所述分压电阻R13连接在电源（VCC2）与所述分压电阻R14的第一端之间，所述继电器开关K11的第一控制触点和第二控制触点分别接电源（VCC2）和所述NPN型三极管Q12的集电极，所述二极管D11的阴极和阳极分别接所述继电器开关K11的第一控制触点和第二控制触点，所述发光二极管D12的阳极和阴极分别接所述二极管D11的阴极和所述分压电阻R15的第 一端，所述分压电阻R15的第二端接所述二极管D11的阳极，所述NPN型三极管Q12的基极和发射极分别接所述分压电阻R14的第二端和地，所述继电器开关K11的开关触点和常开触点接所述扬声器。 

8.如权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于，所述通讯接口电路包括： 

正温度系数热敏电阻PTC1、正温度系数热敏电阻PTC2、稳压管ZD1、稳压管ZD2、分压电阻R51、分压电阻R52、分压电阻R53、差分总线收发芯片U4以及RS485接口； 

所述差分总线收发芯片U4的接收器输出引脚和驱动器输入引脚分别为所述通讯接口电路的接收端和发送端，所述分压电阻R52连接在所述差分总线收发芯片U4的反向引脚和非反向引脚之间，所述分压电阻R51连接在电源（VCC3）与所述差分总线收发芯片U4的反向引脚之间，所述分压电阻R53连接在所述差分总线收发芯片U4的非反向引脚与地之间，所述稳压管ZD1的阳极和阴极分别接地和所述差分总线收发芯片U4的反向引脚，所述稳压管ZD2的阳极和阴极分别接地和所述差分总线收发芯片U4的非反向引脚，所述正温度系数热敏电阻PTC1的第一端和第二端分别接所述差分总线收发芯片U4的反向引脚和所述RS485接口，所述正温度系数热敏电阻PTC2的第一端和第二端分别接所述差分总线收发芯片U4的非反向引脚和所述RS485接口。 

9.如权利要求8所述的温度控制装置，其特征在于，所述差分总线收发芯片U4的型号为SN75176。 

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