CN2249479Y

CN2249479Y - 电加热温度控制器

Info

Publication number: CN2249479Y
Application number: CN 95235344
Authority: CN
Inventors: 李世勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1997-03-12
Anticipated expiration: 2005-12-14

Abstract

本实用新型属于电加热温度控制器设备。它是由多谐振荡器和D/A转换器与电平检测器及过零型光电隔离双向晶闸管驱动器触发输出回路构成，负载回路采用双向晶闸管的单相电加热控制回路和单向晶闸管的单相电加热控制回路与大功率过零型固态继电器的单相电加热控制回路及单向晶闸管的三相星形电加热控制回路。本实用新型结构简单、操作方便、抗干扰性强、加热功率无级调节，具有手动和自动控制方式、耗能低、体积小、成本低，易于推广应用。

Description

电加热温度控制器

本实用新型属于电加热温度控制器设备。

现有技术中电加热采用的控制方式，对温度精度要求高的场合常采用微机控制，单片机控制的变周期过零触发装置。一般场合采用普通温度仪表通、断式与继电器和接触器及冷却风机构成的温度控制系统；对一些设备温度精度要求低的场合，常采用调压器调压控制温度。采用微机控制温度，需要技术知识高。设备价格高，不易在中小厂矿企业中推广应用。对于固定周期为50Hz的过零触发装置，在大负载又需加热功率小的情况下，控制出现通、断时，负载波动严重，易造成电网电压波动，影响其它设备不能正常运行。采用继电器和接触器与冷却风机的加热控制系统，温度控制精度低，触点增加造成故障率增加，增设调温冷风机造成能源浪费。采用调压器控制温度，操作简单，控制温度精度低，易出现接触不良造成调压器烧坏的现象。

本实用新型电加热温度控制器的目的，是克服上述缺点而设计一种电加热温度控制器，采用固定周期，过零触发方式，加热功率无级调节，在周期为120MS时，输出功率比为25％，负载工作时间为1.5个正弦波；输出功率比50％，负载工作时间为3个正弦波；输出功率比为75％，负载工作时间为4.5个正弦波；输出功率比为100％，负载一直工作。在自动方式与PID温度仪表构成精密的温度自动控制系统；在手动方式与普通温度仪表构成温度自动控制系统。电加热温度控制器与继电器接触器加热控制系统相比，成本低，耗能低，易于推广应用。

本实用新型电加热温度控制器采取以下方案来实现的，它由多谐振荡器和D/A转换器与电平检测器及过零型光电隔离双向晶闸管驱动器触发控制回路构成，多谐振荡器由CMOS非门D₁、D₂、电阻R_s、R_t、电容C_t构成，由于输入阻抗高，无须用容量很大的电容器，获得较大的时间常数，振荡器输出的信号经D₃反相后，送入D₄的时钟输入端CP。D/A转换器由12位二进制串行计数器/分频器D₄和R₁₀至R₃₂构成，其中R₁₀至R₃₂构成R-2R电阻网络。由D₄和R-2R梯形电阻网络实现D/A转换，D₄起开关作用，计数器的输出端设有一个缓冲反相器，输出高电平时，使权电阻接正电源电压V_DD，输出低电平时，使权电阻接电源的负端V_SS，输出反相器的导通电阻较小，直接推动电阻网络，由一个高阻抗的运算放大器N₂为权电阻网络输出的电压跟随器，将电阻网络的阻值选大，减小D₄输出端导通电阻的影响，保证电路的转换精度。需要进行不低于8位的D/A转换，电阻为低漂移的金属膜电阻，N₂为低失调，低漂移运算放大器，其输出电压送入电平检测器N₃的基准电压端，通过D/A转换获得一个低端为OV，高端为8V的直线基准控制电压，基准电压是周期变化的，改变振荡器R_t、C_t的参数，即改变基准电压的周期。输入电压限制回路由R₃₀至R₃₅构成，通过调整R₃₁、R₃₄的阻值，限制输入电压在1-5VDC时，负载获得零至最大加热功率的要求，其调整电压经电压跟随器N₂送入电平检测器N₃基准电压输入端。输入回路分手动和自动两种方式，手动输入回路由R₄₄、R₄₅、R₄₆、V₄₀、V₄₁构成，R₄₆为外接电位器，连接片XB₁、XB₂、XB₃设在1、3位置，X₅与X₆为外部控制接点，控制加热器的工作或停止，V₄₀为温度补偿，调整R₄₅最大给定电压为5V，给定电压从X₂端输出为电平检测器N₃的输入电压V_i。自动输入回路由R₄₀至R₄₃与N₁构成，连接片XB₁、XB₂、XB₃设在1、2位置，R₄₆不接入电路，X₁与X₂短接。4-20mA输入时，R₄₃为短接，连接片XB₅的1、2端为短接，R₄₀产生1-5V电压，经电压跟随器N₁送入电平检测器的输入端作为输入比较电压。1-5V输入时，R₄₃为短接，连接片XB₅的1、2端为断开，电压直接送入N₁；0-10V输入时，连接片XB₄为断开，R₄₃接入回路，连接片XB₅的1、2端为短接，调整R₄₃的阻值，使R₄₀两端最大电压为5V，调整R₃₁与R₃₄输入为0-5V的要求。电平检测器由R₁、R_p、N₃构成，检零器电阻R₁或R_p通常是接地，这里则改接到N₂输出的基准电压V_R，使输出电压状态的改变发生在输入电压通过V_P的时刻，V_R为正负，按系统函授变化的变量，电平检测器输出电压有两种状态，一种是X₂端来的输入Vi＜V_R，输出V₀为低电平；另一种是Vi/V_P，则输出V₀为高电平，通过N₃输出的电压V₀去控制V₁的导通或截止。过零型光电隔离双向晶闸管驱动器，由于输入输出间采用光电隔离，零电压开启，零电流断开，以微小的控制信号达到直接驱动大电流交流负载成为开关器件。

本实用新型电加热温度控制器的效果是结构简单，抗干扰能力强，减少了负载的冲击和射频干扰，具有手动和自动两种控制方式，体积小成本低，采用固定周期过零触发方式，加热功率无级调节，耗能低，采用集成电路构成触发控制电路，功率器件使用双向晶闸管、单向晶闸管、大功率交流固态继电器，与PID温度仪表连续控制构成精密的温度自动控制系统，易于推广应用。

本实用新型电加热温度控制器将结合附图作进一步详细描述。

图1是本实用新型电加热温度控制器的电路图。

图2是本实用新型的直流电源电路图。

图3是本实用新型的双向晶闸管的单相电加热控制回路图。

图4是本实用新型的单向晶闸管的单相电加热控制回路图。

图5是本实用新型的大功率过零型固态继电器的单相电加热控制回路图。

图6是本实用新型的单向晶闸管的三相星形电加热控制回路图。

图7是本实用新型的单向晶闸管的三相三角形电加热控制回路图。

参照图1-7，本实用新型电加热温度控制器它是由多谐振荡器和D/A转换器与电平检测器及过零型光电隔离双向晶闸管驱动触发控制回路构成，双向晶闸管的单相电加热控制回路由NPN型高反压高频小功率三极管V₁和过零型光电隔离双向晶闸管驱动器B₁与双向晶闸管V₆₀及R₄、R₅、R₆₀、R₆₁、R_f、V₂、C_f、E₆₀构成，当电平检测器N₃输出V₀为高电平时，V₁导通推动B₁触发双向晶闸管V₆₀工作，电阻负载E₆₀开始加热，当电平检测器N₃输出V₀为低电平时，V₁截止，B₁使双向晶闸管V₆₀关断，电阻负载E₆₀停止加热。V₃为工作指示发光二极管，R₄、R₅、R₆₀为限流电阻，R₆₁为双向晶闸管V₆₀控制极分流电阻，R_f、C_f为V₆₀的阻容保护。单向晶闸管的单相电加热控制回路由NPN型高反压高频小功率三极管V₁和过零型光电隔离双向晶闸管驱动器B₁单向晶闸管V₇₁、V₇₃及R₄、R₅、R₇₀至R₇₂、V₂、V₇₀、V₇₂、R_f、C_f、E₇₀构成，当电平检测器N₃输出V₀为高电平时，V₁导通推动B₁触发单向晶闸管V₇₁、V₇₃工作，电阻负载E₇₀开始加热，当电平检测器N₂输出V₂为低电平时，V₁截止，B₁使单向晶闸管V₇₁、V₇₃关断，电阻负载E₇₀停止加热。V₂为工作指示发光二极管，R₄、R₅、R₇₁为限流电阻，R₇₀、R₇₂为V₇₁、V₇₃控制极分流电阻，V₇₀、V₇₂为V₇₁、V₇₃控制极保护二极管。大功率过零型固态继电器的单相电加热控制回路由NPN高反压高频小功率三极管V₁和大功率过零型SSRB₄及R₄、R₅、V₂、R_f、C_f、E₄构成，当电平检测器N₃输出V₀为高电平时，V₁导通直接推动B₄工作，电阻负载E₄开始加热，当电平检测器N₃输出V₀为低电平时，V₁截止，B₄关断，电阻负载E₄停止加热。单向晶闸管的三相星形电加热控制回路由NPN高反压高频小功率三极管V₁和过零型光电隔离双向晶闸管驱动器B₁、B₂与单向晶闸管V₈₀至V₈₃及R₄、R₅、R₈₀、R₈₁、R_f、C_f、E₈₀至E₈₂构成，当电平检测器N₃输出V₀为高电平时，V₁导通推动B₁、B₂使过零的单相晶闸管依次工作，电阻负载加热，当电平检测器N₃输出V₀为低电平时，V₁截止，B₁、B₂使单向晶闸管V₈₀至V₈₃关断，负载停止加热，R₈₀、R₈₁为单向晶闸管V₈₀至V₈₃控制极限流电阻，E₈₀至E₈₂为电阻加热负载。单向晶闸管的三相三角形电加热控制回路与三相星形电加热控制回路工作原理相同。

Claims

1、一种电加热温度控制器，它是由普通温度仪表与继电器和接触器及冷却风机构成，其特征是由多谐振荡器和D/A转换器与电平检测器及过零型光电隔离双向晶闸管驱动器触发控制回路构成，双向晶闸管的单相电加热控制回路由NPN型高反压高频小功率管V₁和过零型光电隔离双向晶闸管驱动器B₁与双向晶闸管V₆₀及R₄、R₅、R₆₀、R₆₁、R_f、V₂、C_f、E₆₀构成，当电平检测器N₃输出V₀为高电平时，V₁导通推动B₁使双向晶闸管V₆₀工作，电阻负载E₆₀开始加热，当电平检测器N₃输出V₀为低电平时，V₁截止，B₁使双向晶闸管V₆₀关断，电阻负载E₆₀停止加热，单向晶闸管的单相电加热控制回路由NPN型高反压高频小功率三极管V₁和过零型光电隔离双晶闸管驱动器B₁与单向晶闸管V₇₁、V₇₃及R₄、R₅、R₇₀至R₇₂、V₂、V₇₀、V₇₂、R_f、C_f、E₇₀构成。

2、按照权利要求1所述的电加热温度控制器，其特征是大功率过零型固态继电器的单相电加热控制回路由NPN高反压高频小功率三极管V₁和大功率过零型SSPB₄及R₄、R₅、V₂、R_f、C_f、E₄构成。

3、按照权利要求1所述的电加热温度控制器，其特征是单向晶闸管的三相星形电加热控制回路由NPN高反压高频小功率三极管V₁和过零型光电隔离双向晶闸管驱动器B₁、B₂与单向晶闸管V₈₀至V₈₃及R₄、R₅、R₈₁、R_f、C_f、E₈₀至E₈₂构成。