溫控器設(shè)計(jì)方案

1、具節(jié)電調(diào)溫控制器的設(shè)計(jì)方案電熨斗、電熱水器及電烙鐵等電熱器具，在處于穩(wěn)定高溫狀態(tài)時(shí)，若斷續(xù)供電，它們的溫度不會(huì)下降太多影響使用，但日積月累卻能節(jié)約許多電能。如果再加上依據(jù)需要能對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，節(jié)電效果就更為明顯了。節(jié)電調(diào)溫兩用器就是為達(dá)到上述目的而設(shè)計(jì)的，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低、使用方便和節(jié)電效果顯著等特點(diǎn)，現(xiàn)介紹如下。1.電路工作原理節(jié)電調(diào)溫兩用器的電路，如圖所示，它是由電容降壓穩(wěn)壓電源電路和占空比可調(diào)的時(shí)基電路所組成。 圖 在圖中，電容C1、二極管D1、穩(wěn)壓二極管DW和電解電容C2，組成電容降壓穩(wěn)壓電路，輸出12V穩(wěn)定的直流電壓。IC為時(shí)基集成電路，與電阻R2、R3、電位

2、器W和電容C3，組成占空比可調(diào)的自激多諧振蕩器。其中二極管D2為充電引導(dǎo)管，二極管D3則是放電引導(dǎo)管，當(dāng)電位器W活動(dòng)臂滑向最右端時(shí)，占空系數(shù)Dy為：Dymax=t充/T=(1k+10M)/(10M+1k)+1k99.99%當(dāng)電位器W活動(dòng)臂滑向最左端時(shí)，占空系數(shù)為：Dymin=t充/T=1k/1k+(10M+1K)0.01%而振蕩周期T=0.693(10M+2k)×0.01×10-6是常數(shù)，不受電位器活動(dòng)臂位置的影響。換句話說，調(diào)節(jié)占空比時(shí)，其振蕩器的輸出頻率不變，保證了振蕩器穩(wěn)定的工作。這樣，在電源接通后，電源通過電阻R2、二極管D2和電位器W的左半部分，向電容C3充電，由

3、于C3尚來不及充電，故IC的腳處于低電位，導(dǎo)致IC輸出端腳為高電平，使雙向可控硅SCK被觸發(fā)導(dǎo)通，插座CZ上有交流電壓輸出。當(dāng)電容C3兩端電壓上升到電源電壓的2/3時(shí)，IC被復(fù)位，即腳呈高電位，腳變低電平，雙向可控硅SCK的控制極因失去觸發(fā)電壓而阻斷，電源插座CZ斷電。這時(shí)IC內(nèi)部的放電管導(dǎo)通，電容C3上的充電電荷經(jīng)電位器W的右半部分和二極管D3、電阻R3由腳向地泄放，當(dāng)C3上的電壓低于電源電壓的1/3時(shí)，IC又復(fù)位，腳又呈高電平，雙向可控硅SCK導(dǎo)通，電源插座CZ供電，電容器C3再次充電，電路工作周而復(fù)始。所以，改變電位器W活動(dòng)臂的位置，即改變控制電路的占空比，這樣就可改變電熱器具供電間歇時(shí)

4、間。就電路中所示的元件阻值，該電路的占空比在0.01%99.99%之間連續(xù)可調(diào)。使用時(shí)，將電熨斗、電熱水器、電烙鐵等電熱器具，插入插座CZ中，將電位器W活動(dòng)臂滑到最右端，使占空比大于99%，開始接通電源。待電熱器具達(dá)到穩(wěn)定的高溫時(shí)，將電位器W的活動(dòng)臂向左滑動(dòng)，使占空比減小，這樣就可以做到既節(jié)約用電，又保證電熱器具溫度不下降。但電位器W活動(dòng)臂不能向左滑動(dòng)過多，若左移過多，占空比便過小，也就是間歇停電時(shí)間增長(zhǎng)，會(huì)使電熱器具溫度下降，一般左移占空比不低于80%，電熱器具就會(huì)保持恒定的高溫。為了使用時(shí)調(diào)節(jié)電位器方便，可在盒面上刻出左移(即左旋)節(jié)電標(biāo)記。當(dāng)左旋電位器W，使占空比小于80%時(shí)，就起調(diào)溫作

5、用了，如果電源插座上接的是電飯煲，待飯煮熟后，大幅度地左旋電位器，使占空比減小(即停電間歇時(shí)間增長(zhǎng)，供電時(shí)間減少)，即節(jié)約用電、飯不會(huì)糊底，又可長(zhǎng)時(shí)間使飯保溫，這在寒冷的北方更有實(shí)用意義。所以，它又是個(gè)溫度調(diào)節(jié)器，具有良好的調(diào)溫作用。2.元件選擇節(jié)電調(diào)溫兩用器的印刷電路，如圖所示。圖中，IC為時(shí)基集成電路，可選用進(jìn)口的NE555或國(guó)產(chǎn)的SL555，5G1555型時(shí)基集成電路。SCK為雙向可控硅，在選用時(shí)，工作電壓不低于600V，電流依據(jù)所接負(fù)載功率選定，一般在35A，如3CT3、3CT5或進(jìn)口塑封帶散熱片式。  圖 D1D4為半導(dǎo)體二極管，可選塑封式整流二極管，如1N400

6、1或1N4004，價(jià)格便宜，體積也小。DW為穩(wěn)壓二極管，可選用2CW19-21。LED為發(fā)光二極管，用于插座CZ輸出指示，可選任意型。R 30、1W R1 500k1MR2、R3 1k R4 200kW 10M電位器 C1 0.47F 450VC2 220F470F 450VC3 10F C4 0.01F由于電路采用電容降壓穩(wěn)壓電源，工作時(shí)元件是帶電的，安裝時(shí)應(yīng)做好絕緣，尤其是電位器的旋軸與旋鈕，必須要進(jìn)行良好的絕緣。（1） 用NE555設(shè)計(jì)的恒溫控制器的方案（2） 本恒溫控制器具有用途廣泛、精度較高、造價(jià)低廉、裝調(diào)容易等特點(diǎn)。工作原理恒溫控制器由熱敏電阻Rt1、Rt2、NE555時(shí)基電路、溫

7、度范圍調(diào)整電阻RP1、RP2及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，電路如圖1所示。Rt1、RP1為上限溫度檢測(cè)電阻，Rt2、RP2為下限溫度檢測(cè)電阻。當(dāng)溫度下降時(shí)，腳電位低于1/3Vcc時(shí)，腳輸出高電平，J吸合，LED2點(diǎn)亮，開始加熱。當(dāng)溫度升高而使IC腳電位高于2/3Vcc時(shí)，腳輸出低電平，J釋放，斷開受控“電熱器”的電源，停止加熱。元器件選擇與制作元器件清單見下表。（3） 編號(hào)（4） 名稱（5） 型號(hào)（6） 數(shù)量（7） Rt1、Rt2（8） 熱敏電阻（9） 6.8K負(fù)溫度系數(shù)（10） 2（11） RP1、RP2（12） 微調(diào)電阻（13） 15K（14） 2（15） R3、R4（16） 電阻（17） 470（

8、18） 2（19） C（20） 滌綸電容（21） 0.01（22） 1（23） LED（24） 發(fā)光二極管（25） 綠、紅各1個(gè)（26） 2（27） IC（28） 時(shí)基集成電路（29） NE555（30） 1（31） J（32） 電磁繼電器（33） 電壓6V 電流參考電熱器（34） 1（35） 調(diào)整時(shí)，首選應(yīng)調(diào)整上限溫度，把Rt1置于所要求的上限溫度環(huán)境中（用溫度計(jì)監(jiān)測(cè)），過一分鐘后（Rt1與環(huán)境達(dá)到熱平衡），調(diào)RP1起到LED1剛好發(fā)光為止，反復(fù)多調(diào)幾次，可先將腳與地短接一下，使腳輸出高電平（LED1亮），這樣便于觀察翻轉(zhuǎn)狀態(tài)。然后調(diào)整下限溫度，過程同上，調(diào)整RP2使紅LED2亮，也要反復(fù)調(diào)

9、整幾次，可先將腳與電源Vcc短接一下，以使腳輸出低電平，觀察電路翻轉(zhuǎn)狀態(tài)。電路最好用小型穩(wěn)壓電源供電（可根據(jù)自己實(shí)際在本站電源技術(shù)一欄中選制一個(gè)）。該電路稍加修改，可作為超（高、低）溫報(bào)警器。 （36） 恒溫控制器高精度無(wú)溫度階躍區(qū)的恒溫控制器電路圖U1A,U1B的接入是為了便于調(diào)試并使差分放大器的輸入阻抗盡可能平衡。Q1、Q2的be結(jié)串聯(lián)作為溫度傳感器，由精密穩(wěn)壓集成電路U3（TL431）提供約2.5V的高穩(wěn)定基準(zhǔn)電壓源為傳感器及窗口電壓比較器（U2C,U2D）和差分放大器（U1C）提供合適的參考基準(zhǔn)輸入。電壓跟巡器U1D起緩沖隔離作用，分別將經(jīng)U1C差分放大器放大后的溫差電壓Vd送到電壓比

10、較器U2B的同相輸入端上，U2C的反相輸入端接在由U2A等組成的鋸齒波電壓發(fā)生器的輸出端上，在鋸齒波電壓低于Vd期間，U2B輸出高電平，Q5飽和導(dǎo)通使接口電路U5得到輸入電流信號(hào)，其輸出端觸發(fā)雙向可控硅VS在市電過零時(shí)導(dǎo)通。負(fù)載得電工作而發(fā)熱。培養(yǎng)箱內(nèi)溫度升高，LED3為一綠色高亮度發(fā)光二極管，其作用有三：1，為抵消因Q6可能出現(xiàn)的飽和壓降過大而使Q5在超溫時(shí)不能可靠的截止。因負(fù)載得電工作發(fā)熱，培養(yǎng)箱內(nèi)溫度升高，與設(shè)定點(diǎn)的溫度差減小，從而引起U1C輸入的差分電壓變小，U1C輸出變小，U1D輸出（Vd）亦變小，（在一個(gè)鋸齒波周期內(nèi)）U2B輸出高電平時(shí)間減少，以致于培養(yǎng)箱內(nèi)溫度上升速度減慢，當(dāng)培養(yǎng)

11、箱內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度（37）時(shí)，此時(shí)，溫差最小，Vd此時(shí)亦最小，負(fù)載得電時(shí)間最短。以致于培養(yǎng)箱內(nèi)溫度基本上無(wú)變化，負(fù)載所發(fā)熱量與培養(yǎng)箱與環(huán)境熱交換所散發(fā)的熱量相當(dāng)，從而維持培養(yǎng)箱內(nèi)溫度穩(wěn)定在設(shè)定溫度上。由于負(fù)載工作時(shí)間長(zhǎng)短與溫差密切相關(guān)（溫差大時(shí)，Vd大負(fù)載得電工作時(shí)間就長(zhǎng)產(chǎn)熱量多，反之，負(fù)載工作時(shí)間就少，產(chǎn)熱也少），而且傳感器的輸出經(jīng)約100倍放大從而使得本電路的靈敏度和控制精度都比較高?；旧蠜]有明顯的溫度階躍。U2C,U2D為一窗口電壓比較器，當(dāng)培養(yǎng)箱內(nèi)溫度低于設(shè)定的報(bào)警下限溫度時(shí)，U2C輸出高電平，黃色發(fā)光二極管LED4被點(diǎn)亮，表示欠溫狀態(tài)，同時(shí)為報(bào)警聲源集成電路U4提供工作電源使U4

12、工作輸出音頻信號(hào)經(jīng)Q7放大推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲報(bào)警；而當(dāng)某種原因使電路失控而致培養(yǎng)箱內(nèi)溫度升高超過設(shè)定報(bào)警溫度的上限溫度時(shí)，U2D輸出高電平，一路使紅色發(fā)光二極管LED5發(fā)光指示出超溫狀態(tài)，并為報(bào)警電路供電是揚(yáng)聲器發(fā)聲報(bào)警；與此同時(shí)，經(jīng)R17使Q6飽和導(dǎo)通，迫使Q5截止，切斷U5的輸入電流，使VS關(guān)斷。負(fù)載失電停止工作以防培養(yǎng)箱內(nèi)溫度繼續(xù)升高從而保護(hù)了培養(yǎng)箱內(nèi)的培養(yǎng)物的安全。2，作為加熱工作狀態(tài)指示燈用； 3，防止電路可能出現(xiàn)誤動(dòng)作.該裝置的電路原理圖請(qǐng)參見圖，主要由熱敏電阻、NE555時(shí)基電路、溫度設(shè)定電位器、超小型繼電器等元件組成。它利用熱敏電阻作為溫度傳感器，由NE555時(shí)基集成電路作為控制元件。元件的選擇與制作：圖中的IC1可以選用市售任何型號(hào)的時(shí)基電路，比如NE555、SL555等等。在一般的電子市場(chǎng)中，非常好找而且售價(jià)極低。熱敏電阻Rt