CN2318661Y

CN2318661Y - 一种电子式温度控制仪

Info

Publication number: CN2318661Y
Application number: CN 96220973
Authority: CN
Inventors: 叶子解; 王子江
Original assignee: Wenzhou Shuangyu Meter Factory; Wenzhou Yatai Instrument And Meter Industrial Co; ELECTRONIC TECHNOLOGY INSTITUTE WENZHOU CITY
Current assignee: Wenzhou Shuangyu Meter Factory; Wenzhou Yatai Instrument And Meter Industrial Co; ELECTRONIC TECHNOLOGY INSTITUTE WENZHOU CITY
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 1999-05-12
Anticipated expiration: 2006-08-26

Abstract

本实用新型公开一种电子式温度控制仪,它包括测量电路、信号放大电路、温度给定电路、温度调节器、输出电路、温度显示器,其特征是还设有由运放为主构成的串联式稳压器和地电平跟随器,并且信号放大电路、温度调节器、集成稳压器和地电平跟随器仅由一片通用廉价的集成四运算放大器构成。本仪表具有工作电源电压范围宽、线路结构简单、功耗低、温升小、可靠性高、成本低廉等优点。可作为现有T系列电子温度控制仪的更新产品。

Description

一种电子式温度控制仪

本实用新型涉及一种电子式温度控制仪。

温度控制仪是用于控制温度量的自动化仪表。它将温度传感器输入的被控对象的温度电信号，经放大处理后与温度设定值进行比较，并按一定的调节规律运算处理后，输出控制信号，再经放大驱动，使被控对象的温度量控制在设定温度附近。七十年代全国统一设计推出XCT系列动圈式温度控制仪，八十年代初，大部分仪表制造厂又推出了采用集成运算放大器的T系列电子温度控制仪(如TDA、TDW、TESD、TESA等温度控制仪)。虽然T系列电子温度控制仪的精度略低于前者，但其成本比前者低，结构简单，可靠性优于前者，因而XCT系列大部分被T系列电子温度控制仪所取代。

T系列电子温度控制仪的输入信号放大器和温度控制调节器采用集成运放，但其电源部分仍采用分立元件构成的一组简易串联式稳压器和几组稳压管参数稳压器。由于简易串联式稳压器和稳压管参数稳压器的动态电阻大，电压调整率低，功耗、温漂都较大，因而使T系列仪表存在以下缺陷：

(1)仪表电源部分自耗较大，表内温升较高，使仪表长期工作温漂误差较大。

(2)电源电压波动较大时，会影响仪表正常工作和控制精度。

(3)对于开关控制型容易出现继电器动作连跳，从而影响仪表及交流接触器的寿命。

有些厂家为了提高T系列温控仪的性能，将其电源改用三端集成稳压器，由于电源组数较多，使成本增加，且功耗并不能明显降低。

本实用新型的目的是提供一种功耗小、结构简单、性能良好、成本低廉的由测量电路、信号放大电路、温度指示器、温度设定电路、温度调节器和输出电路、稳压电源构成的电子式温度控制仪。

本实用新型的技术方案是：整个电子式温度控制仪包括测量电路、信号放大电路、温度给定电路、温度调节器、输出电路、温度指示器、整流滤波电路，其特征是还设有由运放为主构成的串联式稳压器和由地电平跟随器获得正负双电源。整流滤波电路的输出端接到串联式稳压器的输入端，串联式稳压器的两输出端的中点连接到地电平跟随器的输入端，地电平跟随器的输出端作为电源地端，串联式稳压器的两个输出端分别是电源的正输出端和负输出端，电源的正、负、地输出端分别连接到测量电路、信号放大电路、温度给定电路、温度调节器、输出电路、温度指示器等环节的正、负电源端及信号地端。

温度传感器(如热电偶、热电阻等)输出的mV(或电阻等)信号经测量电路(由断偶保护、输入滤波、冷端补偿或电阻/电压转换构成)连接到信号放大电路的输入端，信号放大电路将输入信号放大成伏级电信号，信号放大电路的输出端同时连接到温度指示器和温度调节器的信号输入端。温度指示器由温度指示电路和指针式表头组成。温度指示电路将伏级电压信号经过幅值调整后连接到指针式温度表的输入端，由指针式温度表指示出温度值。温度调节器将来自信号放大电路的电压与来自温度设定电路的设定电压进行比较、放大和调节运算，输出温度控制信号，此信号由温度调节器的输出端连接到输出电路的输入端，此信号经过输出电路隔离放大后由仪表的控制输出端输出，可直接控制温度或输送到下级执行器输入端，由执行器输出控制温度。

现有电子温度控制仪的信号放大电路和温度调节器几乎都采用廉价的741型通用集成运放，由于这些运放的抗电源电压波动抑制能力较差，所以仪表稳压器是决定仪表性能的关键部分之一。本实用新型利用单组直流电压经由运放为主构成的串联式稳压器输出电压调整率和负载调整率都极高的稳定电压，再由地电平跟随器将单电源变成正负双电源V_CC和V_EE供给仪表的各部分电路，从而保证仪表的精度和控制性能均优于现有的T系列电子温度控制仪表。由于本实用新型整流滤波后的直流电压V_DD恰好等于输出电路中继电器的供电电压，而由稳压电源V_CC和V_EE提供的整机工作电流很小，加之由运放为主构成的串联式稳压器的设计使其自耗也很小，所以使得整机功耗大为降低，只有T系列温控仪的1/3。同时，本实用新型只需采用一块通用而价廉的集成四运算放大器(如LM324)即可胜任，加之电路简单，结构简化，因而使得成本低廉。综上所述，本实用新型具有如下显著效果：

1、保证仪表精度的工作电源电压范围从85％～110％额定电压拓宽到75％～110％额定电压。

2、仪表功耗降低2倍，电源变压器功率从3W降到1W，仪表的平均温升降低5℃左右。

3、仪表测量精度和控制性能及抗干扰能力均优于现有T系列温控仪。

4、仪表线路、结构简化，装配方便，且可靠性好。

5、仪表的重量减轻近30％。

6、仪表成本降低20％。

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的整机原理方框图

图2为本实用新型的电源部分原理方框图

图3为本实用新型的实施例整机电原理图

在图3中，TC为热电偶温度传感器，P7、P6为仪表的正负温度信号输入端；R18构成断偶保护电路，R17、E3构成输入滤波器，R10～R13、D3、W4为热电偶冷端补偿电路；其特征是本电子式温度控制仪的信号放大电路、温度调节器、串联式稳压器和地电平跟随器利用一片集成器运算放大器IC1构成；IC1:C、C1、R14～R16构成信号放大电路；IC1:D、R5、R7～R9构成温度调节器；IC1:A、R1～R4、E1、T2、DW1、DW2构成了串联式稳压电源，其中R1、DW1构成基准，R3、R4为取样电路，IC1:A为误差放大器，R2、DW2、T2构成放大调整电路；IC1:B、C2、C3构成地电平跟随器，将电源变换成正负对称双组电源V_CC和V_EE。W3为温度指示电路的幅值调整电位器，M1为温度表头；W1、W2为温度给定信号单元，W2为给定电位器；L1、L2、R6、R19、T1、J1、D2构成输出驱动电路，DB为电源变压器；B1、E2为整流滤波电路。

本实施例表达的温度调节器的方式为二位开关式，其三个输出端分别是P1、P2和P3，其中P1、P2为常开触点，P2、P3为常闭触点。L1、L2分别作为调节输出“ON”、“OFF”指示。

交流电源通过两个电源输入端P4、P5连接到电源变压器DB，经隔离降压后由整流器B1整流和E2滤波得到直流电压V_DD，它作为输出驱动电路中继电器J1的工作电源，同时又作为串联式稳压器的输入电源，连接到调整管T2的集电极和偏置电阻R2的1脚。

串联式稳压器由IC1:A,R1～R4,E1,T2,DW1,DW2组成，IC1:A的输出端1连接DW2的阳极，DW2的阴极与T2的基极、R2的2脚相连接。T2的集电极和R2的1脚同时接整流滤波器的正输出端V_DD，T2的发射极同时与IC1的正电源端4脚、R1、R4、E1的1脚及V_CC相连接，串联式稳压器的负输入端接整流器的负输出端E2的2脚，同时又与IC1的负电源端11脚、DW1的阳极、R3、E1的2脚及V_EE相接，IC1:A的正输入端3脚与R1的2脚、DW1的阴极相接。

误差放大器IC1:A将由R3、R4联接处提供的取样电压与由R1、DW1连接处提供的基准电压进行比较放大后经过DW2去控制放大调整管T2的基极，使T2的发射极输出电压稳定在稳压值。由于误差放大器IC1:A被接成开环放大器，所以它的误差增益极大，灵敏度很高，因而该稳压器输出电压的稳定性很好(小负载范围的电压调整率和负载调整率均优于7800系列和7900系列三端集成稳压器)。

地电平跟随器的正输入端IC1:B的第5脚与串联稳压器的取样电路R3的1脚、R4的2脚及IC1:A的第2脚相连接，IC1:B的输出端7与负输入端6连接，同时又与C2、C3及电路中所有信号地相连接，C2、C3的另一端分别接V_CC和V_EE。

地电平跟随器的输出端(IC1:B的第7脚)接IC1:B的负输入端6脚，并接到信号地，所以信号地与V2相同，但由于地电平跟随器的作用使之动态特性提高，内阻降低。只要取R3-R4，就可获得正负对称的V_CC和V_EE。

综上所述，由于电源整流滤波后的V_DD供给仪表中功率最大且不需要稳压的继电器工作，其它部分的工作电源则经简单而高性能的集成串联式稳压器稳压，并由地电平跟随器变换成正负电源，而电路中涉及的四个集成运放可由一片通用廉价的集成四运算放大器来承担。从而实现了提高仪表性能、简化线路、降低功耗、降低成本的目的。

Claims

1．一种电子式温度控制仪，包括测量电路、信号放大电路、温度给定电路、温度调节器、输出电路、温度指示器、整流滤波电路，其特征是设有由运放为主构成的串联式稳压器和由地电平跟随器获得正负双电源，整流滤波电路的输出端接到串联式稳压器的输入端，串联式稳压器的两输出端的中点连接到地电平跟随器的输入端，地电平跟随器的输出端作为电源地端，串联式稳压器的两个输出端分别是电源的正输出端和负输出端，电源的正、负、地输出端分别连接到测量电路、信号放大电路、温度给定电路、温度调节器、输出电路、温度指示器的正、负电源端及信号地端。

2．根据权利要求1所述的电子式温度控制仪，其特征在于所说的信号放大电路、温度调节器、串联式稳压器和地电平跟随器利用一片集成四运算放大器构成，IC1:C为主构成信号放大电路，IC1:D为主构成温度调节器，IC1:A为主构成串联式稳压器，IC1:B为主构成地电平跟随器。

3．根据权利要求1所述的电子式温度控制仪，其特征在于所说的串联式稳压器由IC1:A,R1～R4,E1,T2,DW1,DW2组成，IC1:A的输出端1连接DW2的阳极，DW2的阴极与T2的基极、R2的2脚相连接。T2的集电极和R2的1脚同时接整流滤波器的正输出端V_DD，T2的发射极同时与IC1的正电源端4脚、R1、R4、E1的1脚及V_CC相连接，串联式稳压器的负输入端接整流器的负输出端E2的2脚，同时又与IC1的负电源端11脚、DW1的阳极、R3、E1的2脚及VEE相接，IC1:A的正输入端3脚与R1的2脚、DW1的阴极相接。

4．根据权利要求1所述的电子式温度控制仪，其特征在于所说的地电平跟随器由IC1:B、C2、C3构成，地电平跟随器的正输入端IC1:B的第5脚与串联稳压器的取样电路R3的1脚、R4的2脚及IC1:A的第2脚相连接，IC1:B的输出端7与负输入端6连接，同时又与C2、C3及电路中所有信号地相连接，C2、C3的另一端分别接V_CC和V_EE。