CN205302040U - 两极恒温自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种两极恒温自动控制装置，其结构包括极限温度探测电路、开关稳压电路、半导体制冷/制热器和控制面板；极限温度探测电路与控制面板和开关稳压电路相接，以探测蓄电池周边的环境温度；开关稳压电路与控制面板、极限温度探测电路和半导体制冷/制热器相接，在环境温度达到阈值温度时启动制冷/制热工作；半导体制冷/制热器与开关稳压电路相接，用于调节蓄电池周边的环境温度；控制面板分别与极限温度探测电路和开关稳压电路相接，以控制装置的工作启闭。本实用新型为野外应急照明系统中的蓄电池组提供一个独立的工作环境空间，使蓄电池组一直工作在最佳环境温度中，从而保障部队的快速响应能力和作业效率。

Description

两极恒温自动控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种温度控制装置，具体地说是一种两极恒温自动控制装置。

背景技术

当军队在野营扎寨、野外训练、修筑野战工事、应急抢险、救援救灾等活动中，野外应急照明取用市电比较困难，对环境适应性、可靠性、维修性、安全性要求高。野外应急所需的照明装备，除了应满足一般的现场照明要求之外，由于作业性质所决定，还应当具有节能、高防护等级、坚固耐用、耐候性强、多种能源补给、自备电源易于快速充电等性能指标。而这些性能的实现，需要性能良好的蓄电池作为保障。由于现有蓄电池存在的技术局限性，在高温环境下，蓄电池的寿命剧减，在极端环境温度下，甚至存在爆炸的可能。所以，保证蓄电池在高温环境下能够可靠运行的前提是一定要有一套为蓄电池降温的制冷措施。而在低温环境下，蓄电池的容量会有明显的衰减，如果环境温度低于－40℃时，电池容量将不足设计容量的1/3。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种两极恒温自动控制装置，以解决蓄电池在高低温环境条件下工作性能自然降低的问题。

本实用新型是这样实现的：一种两极恒温自动控制装置，包括有：

极限温度探测电路，分别与开关稳压电路和控制面板相接，用于探测蓄电池周边的环境温度并判断是否达到阈值温度；

开关稳压电路，分别与所述极限温度探测电路、半导体制冷/制热器和控制面板相接，用于在环境温度达到阈值温度时启动半导体制冷/制热器进行相应的制冷/制热工作；

半导体制冷/制热器，与所述开关稳压电路相接，用于调节蓄电池周边的环境温度；

控制面板，分别与所述极限温度探测电路和所述开关稳压电路相接，用于控制装置的工作启闭。

本实用新型可使系统在极端温度的恶略环境下仍可保持正常工作，中间工作温差较大。工作温度：－41℃～46℃，贮存温度：－55℃～70℃。本实用新型可实现两极恒温双向自动控制，智能化、无滞后、控制精准，适应于复杂多变的环境。本实用新型可实现温度自启动控制——当温度低于－6℃时，系统自动启动制热，并使温度恒定在－6℃左右；温度高于45℃时，系统自动启动制冷，并将温度控制在45℃左右。

本实用新型可为野外应急照明系统中的蓄电池组提供一个独立的工作环境空间，使蓄电池组一直工作在最佳环境温度中，为蓄电池的安全和寿命提供全面的保障，使野外应急照明系统适用于复杂多变、极热或极冷的恶略环境，从而保障部队的快速响应能力和作业效率。

本实用新型的特点是：

（1）在极高温、极低温的恶略环境下可正常工作和贮存，实现两极恒温双向自动控制，温度中间间隔较大，控制精准，电路设计简单且不易产生误动作。

（2）加热效率较高，当外界温度低于－6℃时，系统制热控制启动，大约1min系统温度就可超过－6℃，真空隔热保温板导热系数0.008，1min的加热即可维持30分钟热量。致热效率为160%，致冷效率为60％。

（3）本实用新型的供电电压超出正常运行范围或电池电压低于设定值时，系统设备能自动关机，并能在供电电压恢复后自动投入运行。

（4）省电、节能，恒温补偿装置平时不放电，在值守状态的耗电只有0.014KWh。

本实用新型拓宽了蓄电池的工作温度范围，缩小了应急照明领域野外作业的局限性，可广泛应用于野外应急照明领域，提高了照明装备现代化水平，为抗洪救援、战时抢修等突发事件争取了时间，具有重要的社会效益。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构框图。

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括极限温度探测电路、开关稳压电路、半导体制冷/制热器和控制面板等组成部分。极限温度探测电路分别与开关稳压电路和控制面板相接，用于探测蓄电池周边的环境温度并判断是否达到阈值温度；开关稳压电路分别与极限温度探测电路、半导体制冷/制热器和控制面板相接，当环境温度达到－6℃时，启动半导体制冷/制热器进行制热工作，当环境温度达到45℃时，启动半导体制冷/制热器进行制冷工作；控制面板分别与极限温度探测电路和开关稳压电路相接，用于控制本两极恒温自动控制装置的工作启闭。

图2给出了本实用新型的一种具体工作电路，该工作电路的具体结构如下：

控制面板包括按钮开关AK1、稳压器IC19、发光二极管LED8、电阻R33和电解电容C44等。按钮开关AK1串接在24V电源与稳压器IC19的输入端之间，由发光二极管LED8和电阻R33连接组成的电源指示电路连接在稳压器IC19的输出端，稳压器IC19的输入端连接极限温度探测电路。

极限温度探测电路包括热敏电阻RM1、运放IC18、场效应管Q14、二极管D8、D9和电阻R80、R81、R81等。稳压器IC19的输出端分接热敏电阻RM1一端、电阻R81一端、运放IC18的正极端（8脚），热敏电阻RM1另一端接运放IC18第5脚、第2脚、电阻R80一端和电容C17一端，电阻R80的另一端和电容C17另一端均接地。电阻R81另一端接运放IC18第6脚和可调电阻W4一端，可调电阻W4另一端接电阻R82一端，电阻R82另一端接地，可调电阻W4调整端接运放IC18第3脚，运放IC18第4脚接地，运放IC18第1脚接二极管D9、D7的正极，运放IC18第7脚接二极管D8、D6的正极，二极管D8负极接二极管D9负极和电阻R21一端，电阻R21另一端接稳压管DW2负极、电阻R45一端、场效应管Q14栅极，场效应管Q14漏极接公共端ZD1，场效应管Q14源极、稳压管DW2正极和电阻R45另一端均接地。

半导体制冷/制热器采用半导体制冷片，当正向加压时，制冷片ZL为制冷状态；当反向加压时，制冷片ZL为制热状态。制冷片ZL设置在开关稳压电路中。图2中，+24V电源经保险管BX1接稳压管IC9的输入端，稳压管IC9调整端接公共端ZD1，稳压管IC9输出端接电阻R78一端、电解电容C28的正极和电容C14一端，电阻R78另一端接控制器IC4的7脚，电解电容C28负极、电容C14另一端均接于ZD1。IC9输入端接电解电容C43正极、电容C16一端、电容C13一端、电解电容C42正极，电容C43负极、电容C16另一端均接于公共端ZD1，电容C13另一端、电容C42负极均接地线。稳压管IC9输入端接二极管D14负极、电阻R19一端、电阻R20一端、电阻R62一端、电阻R43一端、场效应管Q15漏极、电阻R44一端和场效应管Q16漏极，二极管D14正极接场效应管Q7漏极、铁硅铝磁环L3一端，铁硅铝磁环L3另一端接地。电阻R19另一端接稳压器IC17负极，稳压器IC17正极接电阻R77一端和地线，电阻R77另一端接可变电阻W3一端，可变电阻W3另一端与电阻R62另一端相连，稳压器IC17调整端与可变电阻W3调整端相连，电容C15两端接于稳压器IC17的负极（阴极）与调整端，电阻R43另一端接场效应管Q15的栅极、电阻R73一端和电阻R73另一端接三极管Q4集电极，场效应管Q15源极接场效应管Q13漏极、制冷片ZL正极、稳压二极管D15负极和发光二极管LED6正极，稳压二极管D16负极、发光二极管LED7正极接于电阻R85一端，电阻R85另一端接于场效应管Q16源极、场效应管Q12漏极和制冷片ZL负极。二极管D15正极、二极管D16正极、发光二极管LED6负极和发光二极管LED7负极接于一点。场效应管Q12源极接地，场效应管Q12栅极接电阻R41一端和电阻R72一端，电阻R41另一端接地，电阻R72另一端接电阻R31一端和二极管D6负极，电阻R31另一端接三极管Q4基极，三极管Q4发射极接地。电阻R44另一端接场效应管Q16栅极和电阻R74一端，电阻R74另一端接三极管Q5集电极，三极管Q5发射极接地，三极管Q5基极接电阻R30一端，电阻R30另一端接二极管D7负极和电阻R71一端，电阻R71另一端接电阻R42一端和场效应管Q13栅极，场效应管Q13源极和电阻R42另一端接地。

电阻R20另一端接光耦GO2输入端正极，稳压器IC17负极接光耦GO2输入端负极，光耦GO2输出端正极接电阻R15一端，电阻R15另一端接控制器IC4第7脚，光耦GO2输出端负极接电阻R13一端和电阻R18一端，电阻R18另一端接公共端ZD1，电阻R13另一端、电容C24一端和电阻R11一端均接于控制器IC4第2脚，电容C24另一端、电阻R11另一端均接于控制器IC4第1脚，控制器IC4第4脚接电容C22一端，控制器IC4第8脚接电容C12一端，电容C22另一端和电容C12另一端均接于公共端ZD1，控制器IC4第5脚接公共端ZD1，控制器IC4第4脚与第8脚之间接电阻R32，控制器IC4的第3脚接电阻R22一端和电容C33一端，电容C33另一端接公共端ZD1，电阻R22另一端接二极管D10正极、电阻R76一端，电阻R76另一端接控制器IC4第7脚，二极管D10负极接场效应管Q7源极和电阻R79一端，电阻R79另一端接公共端ZD1。控制器IC4第6脚接电阻R75一端，电阻R75另一端接场效应管Q7栅极和电阻R55一端，电阻R55另一端接公共端ZD1。

本实用新型的工作原理是：

按下按钮开关AK1，稳压器IC19输出+24V电压，发光二极管LED8亮，恒温启动。

控制器IC4的第1脚是补偿端，外接阻容元件以补偿误差放大器的频率特性。控制器IC4的第2脚是电压反馈端，控制器IC4的第3脚是电流反馈端，反馈电压和2.5V基准电压之差经放大后作为门限电压，与反馈电流经采样后的电压进行比较。当电流取样电压超过门限电压后（占空比较小），控制器IC4的第6脚输出低电平。振荡工作频率由控制器IC4的第4脚与第8脚之间所接定时电阻R32、第4脚与地之间所接定时电容C22设定。控制器IC4的第8脚为5V基准电压，带载能力50mA，控制器IC4的第5脚为公共端ZD1，控制器IC4的第7脚为集成块工作电源端。

电阻R78与电容C28构成启动电路，稳压器IC9输出电压经启动电路为控制器IC4的第7脚提供启动电压。

稳压器IC17、可调电阻W3、电容C15、电阻R77构成脉宽调节电路，通过改变光耦GO2输出信号，来调整脉宽，进而改变占空比。占空比较高时，控制器IC4的第6脚输出高电平；占空比较小时，控制器IC4的第6脚输出低电平。当控制器IC4的第6脚输出高电平时，场效应管Q7导通。铁硅铝磁环L3为反极式电感，场效应管Q7导通，铁硅铝磁环L3充电（上正下负）；场效应管Q7截止，铁硅铝磁环L3放电（下负上正）。

热敏电阻RM1随着温度升高，阻值减小。

当温度小于－6℃时，运放IC18的V5<V6，控制器IC4的第7脚输出低电平，二极管D8截止，二极管D6截止。V3>V2，控制器IC4的第1脚输出高电平，二极管D9导通，场效应管Q14导通，控制器UF3844正常工作；二极管D7导通，场效应管Q13导通，场效应管Q13漏极接公共端ZD1，三极管Q5导通，三极管Q5集电极接公共端ZD1，场效应管Q16导通，场效应管Q16源极接+24V，发光二极管LED7亮，二极管D15导通，制冷片ZL两端加反相12V电压，恒温箱制热。

当温度大于45℃时，运放IC18的V3<V2，控制器IC4的第1脚输出低电平，D9截止，D7截止。V5>V6，控制器IC4的第7脚输出高电平，二极管D8导通，场效应管Q14导通，UF3844正常工作；二极管D6导通，三极管Q4导通，三极管Q4集电极接公共端ZD1，场效应管Q15导通，场效应管Q15源极接+24V，场效应管Q12导通，漏极接公共端ZD1，发光二极管LED6亮，二极管D16导通，场效应管Q12在制冷片ZL两端加正相12V电压，恒温箱制冷。

本实用新型可使系统在极端温度的恶略环境下仍能正常工作，可实现两极恒温双向自动控制，智能化、无滞后、控制精准，适应于复杂、多变的环境。自启动控制温度：当温度低于－6℃时，系统自动启动制热，并使其温度恒定在－6℃左右；温度高于45℃时，系统自动启动制冷，并将其温度控制在+45℃左右。中间工作温差较大，工作温度：－41℃～46℃，贮存温度：－55℃～70℃。

本实用新型采用12V1A（12W）的半导体制冷片，加装两态自动控制电路；当环境温度为－6℃（或某一较低温度阈值）时，起动加热；由电热当量（W.S＝4.18J）可得出12W制冷片工作1秒钟可以产生约80J的热量（半导体制冷器的制热效率为160％）；工作1分钟可以产生4800J的热量，可以使1kg重量的蓄电池温度升高约10℃。当恒温箱外部的高温缓慢传递到恒温箱内部时，并使其温度超过45℃时电路启动制冷，并恒定在45℃以下；制冷效率为60％。

本实用新型采用导热系数为0.008的真空隔热膜进行保温，可以保持110min，每11min下降1℃；加热平均功耗为12/110＝0.11W（式中的110为加热时间和保持温度时间的比值）；考虑到隔热膜材质与厚度不足及环境温度的温差值加大等因素，其加热最大平均功耗为0.8W。

Claims (1)

1.一种两极恒温自动控制装置，其特征是，包括有：

极限温度探测电路，分别与开关稳压电路和控制面板相接，用于探测蓄电池周边的环境温度并判断是否达到阈值温度；

开关稳压电路，分别与所述极限温度探测电路、半导体制冷/制热器和控制面板相接，用于在环境温度达到阈值温度时启动半导体制冷/制热器进行相应的制冷/制热工作；

半导体制冷/制热器，与所述开关稳压电路相接，用于调节蓄电池周边的环境温度；

控制面板，分别与所述极限温度探测电路和所述开关稳压电路相接，用于控制装置的工作启闭。