CN208722068U - 自适应电压的电加热温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及以使用电装置为特征的温度的控制领域，具体为一种自适应电压的电加热温度控制装置。一种自适应电压的电加热温度控制装置，包括电网(1)和电加热器(2)，其特征是：还包括控制器(3)、电压判断电路(41)、电压输出控制电路(42)、模/数转换电路(43)、控制面板(44)、控制器电源(5)和温度传感器(6)，控制器(3)通过信号线分别连接电压判断电路(41)、电压输出控制电路(42)、模/数转换电路(43)和控制面板(44)；控制器电源(5)的电压输出端连接电压判断电路(41)；电压输出控制电路(42)的信号输出端连接电加热器(2)。本实用新型结构简单，使用方便，适应性强，安全可靠。

Description

自适应电压的电加热温度控制装置

技术领域

本实用新型涉及以使用电装置为特征的温度的控制领域，具体为一种自适应电压的电加热温度控制装置。

背景技术

随着经济全球化不断加快，我国在试验仪器设备诸如恒温控制箱、干燥箱、加热型磁力搅拌仪、恒温水域槽等出口到世界各地越来越多，在家电行业诸如电水壶、电吹风等出口就更多了。由于各个国家的民用电压有所不同，大致分为以110V为代表的100V～120V范围和以220V为代表的（220V～240V范围两种。因此，目前的产品出口只能定制，给生产安排和库存量都带来较大的压力。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、使用方便、适应性强、安全可靠的温度控制设备，本实用新型公开了一种自适应电压的电加热温度控制装置。

本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：

一种自适应电压的电加热温度控制装置，包括电网和电加热器，电加热器通过导线从电网取电，其特征是：还包括控制器、电压判断电路、电压输出控制电路、模/数转换电路、控制面板、控制器电源和温度传感器，

控制器通过信号线分别连接电压判断电路、电压输出控制电路、模/数转换电路和控制面板；

控制器电源通过导线从电网取电，控制器电源的电压输出端通过信号线连接电压判断电路；

电压输出控制电路的信号输出端通过信号线连接电加热器；

控制面板包括输入设备和显示设备，控制面板的输入设备和显示设备都通过信号线连接控制器；

温度传感器的模拟信号输出端通过信号线连接模/数转换电路的模拟信号输入端。

所述的自适应电压的电加热温度控制装置，其特征是：电压判断电路包括开关变压器、二极管、第一电压判断电阻、电感、第一电解电容、第二电解电容、电压判断三极管和第二电压判断电阻，

开关变压器的初级线圈通过导线连接控制器电源的电压输出端，开关变压器次极线圈的一端分别连接串联二极管的正极和第一电压判断电阻的一端，二极管的负极分别连接电感的一端和第一电解电容的正极，电感的另一端连接第二电解电容的正极，

开关变压器次极线圈的另一端分别连接第一电解电容的负极和第二电解电容的负极，

第一电压判断电阻的另一端分别连接电压判断三极管的基极和第二电压判断电阻的一端，第二电压判断电阻的另一端依次连接电压判断三极管的发射极和第二电解电容的负极，电压判断三极管的集电极通过信号线连接控制器；

电压输出控制电路包括第一输出控制电阻、第二输出控制电阻、第一输出控制三极管、第一光电耦合器、第二输出控制三极管、第三输出控制电阻、第四输出控制电阻、第二光电耦合器、第三光电耦合器、第一双向可控硅、第五输出控制电阻、第二双向可控硅、第六输出控制电阻、第三双向可控硅和第七输出控制电阻，

控制器分别通过高压控制信号线和低压控制信号线连接电压输出控制电路，

第一输出控制电阻的一端分别连接高压控制信号线和第二输出控制电阻的一端，第二输出控制电阻的另一端分别连接第一输出控制三极管的集电极和第一光电耦合器的正极，第一输出控制电阻的另一端连接第二输出控制三极管的基极，第三输出控制电阻的一端连接第一输出控制三极管的基极，第三输出控制电阻的另一端分别连接低压控制信号线和第四输出控制电阻的一端，第四输出控制电阻的另一端分别连接第二输出控制三极管的集电极和第二光电耦合器的正极，第二光电耦合器的负极连接第三光电耦合器的正极，

第一光电耦合器、第二光电耦合器和第三光电耦合器这三者的结构如下：包括正极、负极、光信号发射端、光电耦合端和电信号放大器，正极、光信号发射端和负极这三者依次连接，正极、负极和光信号发射端构成发射部，光电耦合端和电信号放大器这两者依次连接，光电耦合端和电信号放大器构成耦合部，

第一输出控制三极管的发射极、第一光电耦合器的负极、第二输出控制三极管的发射极和第三光电耦合器的负极这四者依次连接，

第一光电耦合器的光电耦合端正对第一光电耦合器的光信号发射端，第一光电耦合器电信号输出端的两端分别连接第一双向可控硅的控制端和第五输出控制电阻的一端，

第二光电耦合器的光电耦合端正对第二光电耦合器的光信号发射端，第二光电耦合器电信号输出端的两端分别连接第二双向可控硅的控制端和第六输出控制电阻的一端，

第三光电耦合器的光电耦合端正对第三光电耦合器的光信号发射端，第三光电耦合器电信号输出端的两端分别连接第三双向可控硅的控制端和第七输出控制电阻的一端，

电加热器包括电第一加热单元和第二加热单元，

第一双向可控硅的主电极甲分别连接第一加热单元的一端、第六输出控制电阻的另一端和第二双向可控硅的主电极乙，第一双向可控硅的主电极乙分别连接第五输出控制电阻的另一端、第二加热单元的一端和第三双向可控硅的主电极甲，

第二双向可控硅的主电极甲连接第二加热单元的另一端，第二双向可控硅的主电极甲还作为输出电压的一极，

第三双向可控硅的主电极乙分别连接第七输出控制电阻的另一端和第一加热单元的另一端，第三双向可控硅的主电极乙还作为输出电压的另一极。

所述的自适应电压的电加热温度控制装置，其特征是：控制器选用单片机。

本实用新型使用时，控制器通过判断开关电源的输出波形并根据输出波形占空比的大小，判断出电网的电压是220V左右还是110V左右；控制器通过电压输出控制电路选择单个双向可控硅工作、还是两个双向可控硅工作，以确定两个加热单元是串联工作还是并联工作，从而实现电加热器自动适应220V或110V交流电网。

电压判断电路的工作原理是：根据开关电源的特性，电网电压高，开关变压器的输出点幅值高，但波形的占空比小，反之，电网电压低，则开关变压器的输出点幅值低，但波形的占空比大。利用开关电源的这一特点，取A点电压，经第一电压判断电阻和第二电压判断电阻分压后，驱动电压判断三极管，电压判断三极管设计为集电极开路输出，电压判断三极管的集电极通过信号线连接控制器，由控制器和内部设置的占空比比较，从而判断出电网电压是220V左右还是110V左右，实现了一种简单有效的、隔离的电网电压判断方法；之后，由控制器决定是由220V即高压控制输出口工作还是110V即低压控制输出口工作，若高压控制输出口工作，则高压控制信号线输出高电平而低压控制信号线输出低电平，反之，若低压控制输出口工作，则低压控制信号线输出高电平而高压控制信号线输出低电平。

电压输出控制电路的工作原理是：当控制器为220V即高压控制输出口工作时，电信号经第二输出控制电阻向第一光电耦合器的发射部输入电流，第一光电耦合器耦合部输出的电信号经第五输出控制电阻触发第一双向可控硅，使第一加热单元和第二加热单元处于串联工作状态；

当控制器为110V即低压控制输出口工作时，电信号经第四输出控制电阻依次向第二光电耦合器和第三光电耦合器这两者的发射部输入电流，第二光电耦合器耦合部输出的电信号经第六输出控制电阻触发第二双向可控硅，加热单元工作，第三光电耦合器耦合部输出的电信号经第七输出控制电阻触发第三双向可控硅，第二加热单元工作，使第一加热单元和第二加热单元处于并联工作状态，实现了电网无论是220V还是110V供电时，电加热器的总功率相同。

当控制器为220V即高压控制输出口工作时，电信号经第一输出控制电阻驱动第二输出控制三极管，使第二输出控制三极管饱和，从而关闭了第二光电耦合器和第三光电耦合器这两者的工作；反之，当控制器为110V即低压控制输出口工作时，电信号经第三输出控制电阻驱动第一输出控制三极管，使第一输出控制三极管饱和，关闭了第一光电耦合器的工作。上述工作模式构成了高压控制输出与低压控制输出的相互自锁，避免由于可能存在的干扰而使得三个双向可控硅同时导通从而导致电源短路事故。

控制面板包括输入设备和显示设备，输入设备可以选择键盘和鼠标，显示设备可以选择显示屏幕，或者选用触摸屏作为控制面板，通过输入设备输入各项参数，如高压信号和低压信号各自的幅值及占空比，通过显示设备各项参数，温度传感器用于探测环境温度，这样就构成了一个完整的、电压自适应的电加热温度控制装置。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中电压判断电路的电路图；

图3是本实用新型中电压输出控制电路的电路图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。

实施例1

一种自适应电压的电加热温度控制装置，包括电网1、电加热器2、控制器3、电压判断电路41、电压输出控制电路42、模/数转换电路43、控制面板44、控制器电源5和温度传感器6，如图1所示，具体结构是：

电加热器2通过导线从电网1取电；

控制器3通过信号线分别连接电压判断电路41、电压输出控制电路42、模/数转换电路43和控制面板44；

控制器电源5通过导线从电网1取电，控制器电源5的电压输出端通过信号线连接电压判断电路41；

电压输出控制电路42的信号输出端通过信号线连接电加热器2；

控制面板44包括输入设备和显示设备，控制面板44的输入设备和显示设备都通过信号线连接控制器3；

温度传感器6的模拟信号输出端通过信号线连接模/数转换电路43的模拟信号输入端。

本实施例中，电压判断电路41如图2所示：电压判断电路41包括开关变压器71、二极管72、第一电压判断电阻73、电感74、第一电解电容75、第二电解电容76、电压判断三极管77和第二电压判断电阻78，

开关变压器71的初级线圈通过导线连接控制器电源5的电压输出端，开关变压器71次极线圈的一端分别连接串联二极管72的正极和第一电压判断电阻73的一端，二极管72的负极分别连接电感74的一端和第一电解电容75的正极，电感74的另一端连接第二电解电容76的正极，

开关变压器71次极线圈的另一端分别连接第一电解电容75的负极和第二电解电容76的负极，

第一电压判断电阻73的另一端分别连接电压判断三极管77的基极和第二电压判断电阻78的一端，第二电压判断电阻78的另一端依次连接电压判断三极管77的发射极和第二电解电容76的负极，电压判断三极管77的集电极通过信号线连接控制器3；

本实施例中，电压输出控制电路42如图3所示：电压输出控制电路42包括第一输出控制电阻801、第二输出控制电阻802、第一输出控制三极管803、第一光电耦合器804、第二输出控制三极管805、第三输出控制电阻806、第四输出控制电阻807、第二光电耦合器808、第三光电耦合器809、第一双向可控硅810、第五输出控制电阻811、第二双向可控硅812、第六输出控制电阻813、第三双向可控硅814和第七输出控制电阻815，

控制器3分别通过高压控制信号线31和低压控制信号线32连接电压输出控制电路42，

第一输出控制电阻801的一端分别连接高压控制信号线31和第二输出控制电阻802的一端，第二输出控制电阻802的另一端分别连接第一输出控制三极管803的集电极和第一光电耦合器804的正极，第一输出控制电阻801的另一端连接第二输出控制三极管805的基极，第三输出控制电阻806的一端连接第一输出控制三极管803的基极，第三输出控制电阻806的另一端分别连接低压控制信号线32和第四输出控制电阻807的一端，第四输出控制电阻807的另一端分别连接第二输出控制三极管805的集电极和第二光电耦合器808的正极，第二光电耦合器808的负极连接第三光电耦合器809的正极，

第一输出控制三极管803的发射极、第一光电耦合器804的负极、第二输出控制三极管805的发射极和第三光电耦合器809的负极依次连接，

第一光电耦合器804、第二光电耦合器808和第三光电耦合器809这三者的结构如下：包括正极、负极、光信号发射端、光电耦合端和电信号放大器，正极、光信号发射端和负极这三者依次连接，正极、负极和光信号发射端构成发射部，光电耦合端和电信号放大器这两者依次连接，光电耦合端和电信号放大器构成耦合部，

第一输出控制三极管803的发射极、第一光电耦合器804的负极、第二输出控制三极管805的发射极和第三光电耦合器809的负极这四者依次连接，

第一光电耦合器804的光电耦合端正对第一光电耦合器804的光信号发射端，第一光电耦合器804电信号输出端的两端分别连接第一双向可控硅810的控制端和第五输出控制电阻811的一端，

第二光电耦合器808的光电耦合端正对第二光电耦合器808的光信号发射端，第二光电耦合器808电信号输出端的两端分别连接第二双向可控硅812的控制端和第六输出控制电阻813的一端，

第三光电耦合器809的光电耦合端正对第三光电耦合器809的光信号发射端，第三光电耦合器809电信号输出端的两端分别连接第三双向可控硅814的控制端和第七输出控制电阻815的一端，

电加热器2包括电第一加热单元21和第二加热单元22，

第一双向可控硅810的主电极甲分别连接第一加热单元21的一端、第六输出控制电阻813的另一端和第二双向可控硅812的主电极乙，第一双向可控硅810的主电极乙分别连接第五输出控制电阻811的另一端、第二加热单元22的一端和第三双向可控硅814的主电极甲，

第二双向可控硅812的主电极甲连接第二加热单元22的另一端，第二双向可控硅812的主电极甲还作为输出电压的一极，

第三双向可控硅814的主电极乙分别连接第七输出控制电阻815的另一端和第一加热单元21的另一端，第三双向可控硅814的主电极乙还作为输出电压的另一极。

本实施例中：控制器3选用单片机。

本实施例使用时，控制器3通过判断开关电源的输出波形并根据输出波形占空比的大小，判断出电网的电压是220V左右还是110V左右；控制器3通过电压输出控制电路42选择单个双向可控硅工作、还是两个双向可控硅工作，以确定两个加热单元是串联工作还是并联工作，从而实现电加热器2自动适应220V或110V交流电网。

电压判断电路41的工作原理是：根据开关电源的特性，电网电压高，开关变压器71的输出点（即图2中的A点）幅值高，但波形的占空比小，反之，电网电压低，则开关变压器71的输出点幅值低，但波形的占空比大。利用开关电源的这一特点，取A点电压，经第一电压判断电阻73和第二电压判断电阻78分压后，驱动电压判断三极管77，电压判断三极管77设计为集电极开路输出，电压判断三极管77的集电极通过信号线连接控制器3，由控制器3和内部设置的占空比比较，从而判断出电网电压是220V左右还是110V左右，实现了一种简单有效的、隔离的电网电压判断方法；之后，由控制器3决定是由220V即高压控制输出口工作还是110V即低压控制输出口工作，若高压控制输出口工作，则高压控制信号线31输出高电平而低压控制信号线32输出低电平，反之，若低压控制输出口工作，则低压控制信号线32输出高电平而高压控制信号线31输出低电平。

电压输出控制电路42的工作原理是：当控制器3为220V即高压控制输出口工作时，电信号经第二输出控制电阻802向第一光电耦合器804的发射部输入电流，第一光电耦合器804耦合部输出的电信号经第五输出控制电阻811触发第一双向可控硅810，使第一加热单元21和第二加热单元22处于串联工作状态；

当控制器3为110V即低压控制输出口工作时，电信号经第四输出控制电阻807依次向第二光电耦合器808和第三光电耦合器809这两者的发射部输入电流，第二光电耦合器808耦合部输出的电信号经第六输出控制电阻813触发第二双向可控硅812，加热单元21工作，第三光电耦合器809耦合部输出的电信号经第七输出控制电阻815触发第三双向可控硅814，第二加热单元22工作，使第一加热单元21和第二加热单元22处于并联工作状态，实现了电网1无论是220V还是110V供电时，电加热器2的总功率相同。

当控制器3为220V即高压控制输出口工作时，电信号经第一输出控制电阻801驱动第二输出控制三极管805，使第二输出控制三极管805饱和，从而关闭了第二光电耦合器808和第三光电耦合器809这两者的工作；反之，当控制器3为110V即低压控制输出口工作时，电信号经第三输出控制电阻806驱动第一输出控制三极管803，使第一输出控制三极管803饱和，关闭了第一光电耦合器804的工作。上述工作模式构成了高压控制输出与低压控制输出的相互自锁，避免由于可能存在的干扰而使得三个双向可控硅同时导通从而导致电源短路事故。

控制面板44包括输入设备和显示设备，输入设备可以选择键盘和鼠标，显示设备可以选择显示屏幕，或者选用触摸屏作为控制面板44，通过输入设备输入各项参数，如高压信号和低压信号各自的幅值及占空比，通过显示设备各项参数，温度传感器6用于探测环境温度，这样就构成了一个完整的、电压自适应的电加热温度控制装置。

Claims (3)

1.一种自适应电压的电加热温度控制装置，包括电网(1)和电加热器(2)，电加热器(2)通过导线从电网(1)取电，其特征是：还包括控制器(3)、电压判断电路(41)、电压输出控制电路(42)、模/数转换电路(43)、控制面板(44)、控制器电源(5)和温度传感器(6)，

控制器(3)通过信号线分别连接电压判断电路(41)、电压输出控制电路(42)、模/数转换电路(43)和控制面板(44)；

控制器电源(5)通过导线从电网(1)取电，控制器电源(5)的电压输出端通过信号线连接电压判断电路(41)；

电压输出控制电路(42)的信号输出端通过信号线连接电加热器(2)；

控制面板(44)包括输入设备和显示设备，控制面板(44)的输入设备和显示设备都通过信号线连接控制器(3)；

温度传感器(6)的模拟信号输出端通过信号线连接模/数转换电路(43)的模拟信号输入端。

2.如权利要求1所述的自适应电压的电加热温度控制装置，其特征是：电压判断电路(41)包括开关变压器(71)、二极管(72)、第一电压判断电阻(73)、电感(74)、第一电解电容(75)、第二电解电容(76)、电压判断三极管(77)和第二电压判断电阻(78)，

开关变压器(71)的初级线圈通过导线连接控制器电源(5)的电压输出端，开关变压器(71)次极线圈的一端分别连接串联二极管(72)的正极和第一电压判断电阻(73)的一端，二极管(72)的负极分别连接电感(74)的一端和第一电解电容(75)的正极，电感(74)的另一端连接第二电解电容(76)的正极，

开关变压器(71)次极线圈的另一端分别连接第一电解电容(75)的负极和第二电解电容(76)的负极，

第一电压判断电阻(73)的另一端分别连接电压判断三极管(77)的基极和第二电压判断电阻(78)的一端，第二电压判断电阻(78)的另一端依次连接电压判断三极管(77)的发射极和第二电解电容(76)的负极，电压判断三极管(77)的集电极通过信号线连接控制器(3)；

电压输出控制电路(42)包括第一输出控制电阻(801)、第二输出控制电阻(802)、第一输出控制三极管(803)、第一光电耦合器(804)、第二输出控制三极管(805)、第三输出控制电阻(806)、第四输出控制电阻(807)、第二光电耦合器(808)、第三光电耦合器(809)、第一双向可控硅(810)、第五输出控制电阻(811)、第二双向可控硅(812)、第六输出控制电阻(813)、第三双向可控硅(814)和第七输出控制电阻(815)，

控制器(3)分别通过高压控制信号线(31)和低压控制信号线(32)连接电压输出控制电路(42)，

第一输出控制电阻(801)的一端分别连接高压控制信号线(31)和第二输出控制电阻(802)的一端，第二输出控制电阻(802)的另一端分别连接第一输出控制三极管(803)的集电极和第一光电耦合器(804)的正极，第一输出控制电阻(801)的另一端连接第二输出控制三极管(805)的基极，第三输出控制电阻(806)的一端连接第一输出控制三极管(803)的基极，第三输出控制电阻(806)的另一端分别连接低压控制信号线(32)和第四输出控制电阻(807)的一端，第四输出控制电阻(807)的另一端分别连接第二输出控制三极管(805)的集电极和第二光电耦合器(808)的正极，第二光电耦合器(808)的负极连接第三光电耦合器(809)的正极，

第一光电耦合器(804)、第二光电耦合器(808)和第三光电耦合器(809)这三者的结构如下：包括正极、负极、光信号发射端、光电耦合端和电信号放大器，正极、光信号发射端和负极这三者依次连接，正极、负极和光信号发射端构成发射部，光电耦合端和电信号放大器这两者依次连接，光电耦合端和电信号放大器构成耦合部，

第一输出控制三极管(803)的发射极、第一光电耦合器(804)的负极、第二输出控制三极管(805)的发射极和第三光电耦合器(809)的负极这四者依次连接，

第一光电耦合器(804)的光电耦合端正对第一光电耦合器(804)的光信号发射端，第一光电耦合器(804)电信号输出端的两端分别连接第一双向可控硅(810)的控制端和第五输出控制电阻(811)的一端，

第二光电耦合器(808)的光电耦合端正对第二光电耦合器(808)的光信号发射端，第二光电耦合器(808)电信号输出端的两端分别连接第二双向可控硅(812)的控制端和第六输出控制电阻(813)的一端，

第三光电耦合器(809)的光电耦合端正对第三光电耦合器(809)的光信号发射端，第三光电耦合器(809)电信号输出端的两端分别连接第三双向可控硅(814)的控制端和第七输出控制电阻(815)的一端，

电加热器(2)包括电第一加热单元(21)和第二加热单元(22)，

第一双向可控硅(810)的主电极甲分别连接第一加热单元(21)的一端、第六输出控制电阻(813)的另一端和第二双向可控硅(812)的主电极乙，第一双向可控硅(810)的主电极乙分别连接第五输出控制电阻(811)的另一端、第二加热单元(22)的一端和第三双向可控硅(814)的主电极甲，

第二双向可控硅(812)的主电极甲连接第二加热单元(22)的另一端，第二双向可控硅(812)的主电极甲还作为输出电压的一极，

第三双向可控硅(814)的主电极乙分别连接第七输出控制电阻(815)的另一端和第一加热单元(21)的另一端，第三双向可控硅(814)的主电极乙还作为输出电压的另一极。

3.如权利要求1或2所述的自适应电压的电加热温度控制装置，其特征是：控制器(3)选用单片机。