CN2665771Y - 箱式电炉温度控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及温度控制技术。本实用新型公开了一种箱式电炉温度控制器。本实用新型的技术方案是，箱式电炉温度控制器，包括温控表(1)，触发电路(3)，可控硅(4)，其特征在于：它还包括控制电路(2)；所述控制电路(2)的输入端与温控表(1)连接，所述控制电路(2)的输出端与触发电路(3)的控制端连接。本实用新型的有益效果是，控制精度高，保护功能完善，具有自动预热和恒温功能，并具有定时控制功能。

Description

箱式电炉温度控制器

技术领域

本实用新型涉及温度控制技术，特别涉及一种电炉温度控制器。

背景技术

目前国内广泛使用的各类箱式电炉温度控制器，大多采用普通温控表与交流开关(如交流接触器)配套，利用温控表输出的通断信号，驱动交流接触器，关断或接通电炉的电源，从而控制炉内温度。亦有采用温控表和简单的触发电路配套，驱动可控硅控制电炉电流的温度控制器。上述温度控制系统的主要缺点是，控制精度低，噪声大，功能单一，没有预热过程，保护功能不完善。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是针对现有箱式电炉温度控制器的上述缺点，提供一种采用脉冲技术控制电炉温度的箱式电炉温度控制器。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是，箱式电炉温度控制器，包括温控表，触发电路，可控硅，在温控表与触发电路之间设置了控制电路；所述控制电路的输入端与温控表连接，所述控制电路的输出端与触发电路的控制端连接。

本实用新型的有益效果是，控制精度高，具有自动预热和恒温功能，并具有定时控制功能，保护功能完善。

附图说明

图1是现有技术的箱式电炉温度控制器框图；

图2是本实用新型的框图；

图3是本实用新型实施例的框图；

图4是本实用新型实施例的电路图；

图5是本实用新型实施例前面板电路图；

图6是本实用新型实施例的温控表、定时器、温度传感器及可控硅与控制电路的接线图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详细描述本实用新型的技术方案。

本实用新型的技术方案是，箱式电炉温度控制器，包括温控表1，触发电路3，可控硅4，在温控表1与触发电路3之间设置了控制电路2；所述控制电路2由脉冲发生器20和功率控制器21组成；所述脉冲发生器20由时基电路NE555及外围电路组成；所述功率控制器21由分频/振荡器CD4060，双D触发器CD4013及外围电路组成；所述控制电路2的输入端与温控表1连接，所述控制电路2的输出端与触发电路3的控制端连接；所述脉冲发生器20的输出端即是控制电路2的输出端；所述功率控制器21的输入端与温控表1连接，其输出的控制脉冲与脉冲发生器20的控制端连接；所述控制电路2还包括温度缓冲电路22；所述温度缓冲电路22由双D触发器CD4013及外围电路组成；所述温度缓冲电路22输出端与脉冲发生器20的控制端，及功率控制器21的复位端连接；所述温度缓冲电路22的输入端与温控表1连接；更进一步的方案是，所述控制电路2还包括保护电路23；所述保护电路23由可控硅、电流传感器、温度传感器及外围电路构成；所述可控硅跨接在触发电路3的电源端与地之间，所述电流传感器、温度传感器分别与可控硅控制极连接；更完整的方案是，所述控制电路2还包括定时器24，所述定时器的控制接点串接在控制电路2电源输入端上；上述技术方案中，所述触发电路3由双向可控硅过零触发器MOC3081及外围电路组成；所述可控硅4型号为BTA41-600B；所述温控表(1)型号为(SWP-C803-01)。

实施例

参见附图4、图5、图6。本实施例的电源电路由三端稳压器IC8，桥堆B，变压器T等构成。本实施例的控制电路2包括，脉冲发生器20，功率控制器21，以及温度缓冲电路22，保护电路23和定时器24。脉冲发生器20由IC4时基电路NE555及R11、R10、C14等外围电路组成；功率控制器21由IC1分频/振荡器CD4060，IC3双D触发器CD4013及外围电路组成；温度缓冲电路22由IC2双D触发器CD4013，及C8、R6等组成的下限微分电路，C10、R7等组成的上限微分电路等组成；保护电路23由电流传感器IC6、IC7，温度传感器IC9及可控硅T1、T2等组成；定时器24选用成品可编程定时器DHC8。本例的触发电路3，由IC5过零触发器MOC3081及R22、R21、R26和C18组成；可控硅4型号为BTA41-600B，电路图中编号为SCR；温控表1选用具有上下限温度报警输出的，智能化数显温控器SWP-C803-01，其设定状态为：炉温高于下限温度T1时，J1接通；炉温低于上限温度T2时，J2接通。即恒温区间为T1-T2。

本控制电路上电复位后，由IC4与外围元件R11、R10、C14等组成的脉冲发生器20开始工作，产生宽度约0.9s，周期为1s的方波脉冲，从IC4的3脚输出，经二极管D12输入触发电路IC5的控制端2脚。开始工作时，炉温为室温，低于T1、T2，此时J2接通，J1断开，+9V电源通过开关J2、插座CN1、电阻R20及发光二极管D21，加到IC5的1脚。IC5在其2脚输入的方波脉冲控制下，从6脚输出触发脉冲，通过插座CN4与可控硅SCR的控制极连接。当2脚为低电平时，6脚输出过零触发脉冲。此时可控硅SCR的导通状态是：导通0.1s，关断0.9s。电炉加热功率约为全功率的1/10，此为电炉的预热阶段——第一阶段。

第二阶段，功率控制器21中，分频/振荡器IC1及R1、R2、C1等外围电路产生的约30Hz的震荡信号，经IC1内部多级分频，从各引脚输出分频信号。其中，10分频信号从15脚输出。约32s后该脚由低电平转为高电平，触发IC3的6脚S1端，使其1脚Q1端由低电平变为高电平，二极管D8、D9截止。IC1的7脚输出的周期为1s宽度为0.5s的4分频信号，经电阻R16、二极管D5送到IC4的6脚和2脚。同时，IC3的2脚Q1非端为低电平，通过二极管D14将IC4的震荡电容C14旁路，使IC4从自激多谐振荡器转变为双稳态触发器，此时它的3脚输出信号受2脚、6脚信号的控制，并与2、6脚信号相位相反。受其控制，IC5的6脚输出过零触发脉冲。可控硅SCR的导通状态为：导通0.5s，关断0.5s。电炉的预热功率约为全功率的1/2。

大约256s后，控制电路2的工作状态进入第三阶段。这时，14分频信号从IC1的3脚输出，该脚由低电平变为高电平。IC3的8脚S2端也变为高电平，13脚Q2端由低电平变为高电平，并通过R15和D6将这个高电平加到IC4的6脚和2脚，使IC4的3脚始终处于低电平状态，IC5进入全开通状态，从而使可控硅SCR处于导通状态，电炉进入全功率加热状态。

上述过程实现了电炉的多级自动预热升温。

当炉温上升到设定的下限温度T1时，温控表1中的J1接通，+9V电源一方面通过R28加到三极管N3的基极，使N3导通，当提醒开关K2处于闭合状态时，蜂鸣器BU发声。另一方面，+9V电源通过R17加到三极管N2的基极，N2导通，D6截止。从IC1的7脚输出的脉冲信号又加到IC4的6脚和2脚上，IC4的3脚输出的信号，又受IC1的7脚输出信号的控制。可控硅SCR的导通态为：导通0.5s，关断0.5s。这是第四阶段，即电炉的保温阶段，保温功率为全功率的1/2。

如果电炉温度继续升高，当达到上限温度T2时，温控表1的J2断开，IC5的1脚供电中断，IC5截止，可控硅SCR关断，停止加热。电炉温度下降，当炉温降到上限温度T2与下限温度T1之间时，温控表1的J2、J1均常用接通状态，控制电路2重新进入第四阶段。

为了适应不同电炉的工作情况，电路中设置了两个保温功率调整开关S1和S2，他们的作用是通过调整保温时的输出脉冲宽度，改变电炉的保温功率。当S1接通时，IC1的5脚输出的5分频信号，经D4，与IC1的7脚输出的4分频信号叠加后，通过D5，将周期为1s宽度为0.2s的脉冲加到IC4的2脚和6脚。可控硅SCR的导通状态为：导通0.2s，关断0.8s。对应的保温功率约为全功率的1/5。当S2接通时，五分频信号通过R29和D7，与通过D5输出的4分频信号合成为周期为1s，宽度为0.8s的脉冲信号，加到IC4的6脚和2脚。此时可控硅SCR的导通状态为：导通0.8s，关断0.2s。保温功率变为约全功率的4/5。上述两种状态，加上S1、S2均处于断开状态的半功率保温状态(第四阶段)，一共有三种保温状态。

为了适应某些热惯性较大的电炉的工作，控制电路2中还设置了温度缓冲电路22。其基本工作原理是：当电炉温度达到下限温度T1时，为了减小温度上升过冲，应当先断开电炉的电源，延迟一段时间后再进入间断加热的保温状态。这样有利于减小炉温上升时的温度波动。同样，当电炉温度从超过上限温度T2下降到低于T2时，为了延缓电炉温度的下降，应当立即进入全功率加热状态，并延迟一段时间后，再转入间断加热的保温状态。这样有利于减小炉温下降时的波动。

温度缓冲电路22的具体工作过程如下：

当电炉温达到下限温度T1时，J1接通的瞬间，+9V电源通过C8和R6等组成的下限微分电路，向IC2的8脚S2端发出一个正脉冲，使其12脚Q2非端由高电平变为低电平，并通过D13将IC4的2脚和6脚钳位在低电平，IC4的3脚输出高电平，D12截止，IC5关断，可控硅SCR也关断，电炉停止加热。与此同时，IC2的13脚Q2端由低电平变为高电平，并通过D2及C4和R3等组成的微分电路，向IC1的12脚复位端发出一个正脉冲，IC1复位，经过一段时间的延时，IC1的13脚输出的9分频信号从低电平变为高电平，通过D1及R19、C5和R5组成的微分电路，将正脉冲加到IC2的10脚R2复位端，使其12脚Q2非端由低电平变为高电平，D13截止，解除了对IC4的控制，控制电路2恢复到保温状态。同理，当电炉温度从高于上限值T2下降到低于T2时，J2接通的瞬间，+9V电源通过三极管N1及C10和R7等组成的上限微分电路，向IC2的另一半D触发器，6脚S1端发出触发脉冲，并使其翻转。IC2的2脚Q1非端由高电平变为低电平，并将IC4的4脚复位端变为低电平，从而使IC4的3脚输出低电平，IC5输出触发脉冲，可控硅SCR导通，电炉连续加热。经过同样一段时间延迟，也是由IC1的13脚9分频信号，对IC2的4脚R1复位端复位，解除IC2的2脚对IC4的4脚的控制作用，控制电路2恢复到保温状态。三极管N1的作用是，在开机预热阶段，避免上限微分电路的影响，只有在进入全功率加热状态和保温阶段后，才允许上限微分电路工作。开关S3、S4的作用是断开或接入钳位二极管D10、D11，从而控制温度缓冲电路22的工作。开关S3、S4接通时，由于二极管D10、D11的钳位作用，微分脉冲不能进入IC2，温度缓冲电路22不工作，S3、S4断开时，温度缓冲电路22工作。

当流过电炉的负载电流超过额定值时，电流传感器IC6或IC7的3脚输出触发脉冲，通过二极管D15或D16加到可控硅T1的控制极，T1导通，IC5的1脚电源端通过二极管D17和可控硅T1接地，IC5失电截止，可控硅SCR关断，截断电炉电源，同时，蜂鸣器BU发声报警，面板过流指示灯L1点亮。另一方面，当可控硅SCR过热时(可控硅SCR散热器温度超过70℃)，温度传感器IC9由导通变为断开，+9V电源通过R25加到T2控制极，T2导通，IC5失电截止，可控硅SCR关断，蜂鸣器BU发声报警，同时面板过热指示灯L3点亮。

为了实现定时加热和关机，在控制电路2的+9V电源输出端，串接了定时器24的继电器触点J3，实现定时加热和定时关机。只有当面板开关K3接通时，控制电路2的电源才受定时器控制。

本实用新型的箱式电炉温度控制器，控制精度高，保护功能完善，具有自动预热和恒温功能，并具有定时控制功能。

Claims (8)

1.箱式电炉温度控制器，包括温控表(1)，触发电路(3)，可控硅(4)，其特征在于：它还包括控制电路(2)；所述控制电路(2)的输入端与温控表(1)连接，所述控制电路(2)的输出端与触发电路(3)的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的箱式电炉温度控制器，其特征在于：所述控制电路(2)由脉冲发生器(20)和功率控制器(21)组成；所述脉冲发生器(20)的输出端与触发电路(3)的控制端连接；所述功率控制器(21)的输入端与温控表(1)连接，输出端与脉冲发生器(20)连接。

3.根据权利要求2所述的箱式电炉温度控制器，其特征在于：所述脉冲发生器(20)由时基电路(NE555)及外围电路组成；所述功率控制器(21)由分频/振荡器(CD4060)，双D触发器(CD4013)及外围电路组成。

4.根据权利要求3所述的箱式电炉温度控制器，其特征在于：所述控制电路(2)还包括温度缓冲电路(22)；所述温度缓冲电路(22)由双D触发器(CD4013)及外围电路组成；所述温度缓冲电路(22)输出端与脉冲发生器(20)，及功率控制器(21)连接；所述温度缓冲电路(22)的输入端与温控表(1)连接。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的箱式电炉温度控制器，其特征在于：所述控制电路(2)还包括保护电路(23)；所述保护电路(23)由可控硅、电流传感器、温度传感器及外围电路构成；所述可控硅跨接在触发电路(3)的电源端与地之间，所述电流传感器、温度传感器分别与可控硅控制极连接。

6.根据权利要求5所述的箱式电炉温度控制器，其特征在于：所述控制电路(2)还包括定时器(24)，所述定时器(24)串接在控制电路(2)电源输入端上。

7.根据权利要求6所述的箱式电炉温度控制器，其特征在于：所述定时器(24)型号为(DHC8)。

8.根据权利要求1所述的箱式电炉温度控制器，其特征在于：所述触发电路(3)由双向可控硅过零触发器(MOC3081)及外围电路组成；所述可控硅(4)型号为(BTA41-600B)；所述温控表(1)型号为(SWP-C803-01)。

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