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温度控制电路设计分析—电路图天天读(272)

作者:时间:2017-10-28来源:网络收藏

  一、可调上下限的电路图

本文引用地址:http://www.amcfsurvey.com/article/201710/368986.htm

  在工业生产过程中往往要使在一定范围内。

  若设其上限温度为TH、下限温度为TL,则在TH与TL之间,如图1所示。若温度超过TH,则需要冷却降温;若温度低于TL,测需加热升温。

  本文介绍采用新型温度开关()组成的上下限温控电路。它的特点是电路简单可靠;上下限温度何任意设定(上限温度最大值为100℃,下限温度最小值为10℃);阈值温度重复精度高,其典型值为±0.5℃。

  1.1 简介

  是一种可连续调整控制温度(阈值温度)的温度开关,也是一种特殊的单向可控硅。与一般单向可控硅不同的是,它无需触发电流而导通,而受温度控制:当温度低于阈值温度时,温度开关关断;达到或超过阚值温度时,温度开关导通。与一般单向可控硅相同的是,一旦导通后,即使温度降到阈值温度以下,它也不断开,只有导通电流降到维持电流以下时才关断。

  TTS-202为T0一92封装,其管脚排列及典型应用电路如图2所示。图中RGA是调整阈值温度的电阻,若采用电位器则其阚值温度连续可调;CGA为防止干扰而设的电容,RL为负载电阻。当温度低于阈值温度时,邢-202截止,Va输出低电平;当温度达到或超过阈值温度时,TTS_202导通,Vo输出高电平。

  TTS-202阈值温度范围10~100℃,可用RGA为470kΩ电位器来调整,电阻值越大,阈值温度越低。由于TTS_202在生产中有一定的离散性,在同样的RGA下,其阕值温度有一定的差别,所以在应用时要适当地调整。

  1.2 电路工作原理

  上下限温控电路如图3所示。它由1/24011(A和B)及阻容组成的多谐振荡器、两个TTS_202组成的上限、下限阈值温度控制器及另一半4011(C和D)及V等组成的输出电路部分构成。

  采用1/24011的A及B组成的振荡器输出方波作为两个TTS_202的电源,其目的是使温度开关在降到阈值温度后可关断。

  SA温度开关为上限温度开关、SB为下限温度开关,分别由RP1、RP2来设定(调整)其阈值温度。Ⅰ、Ⅱ为两输出端,输出高电平或低电平来控制加热或冷却装置。

  设TH为上限温度、TL为下限温度,Ta为实测温度,则在不同温度时,SA、SB的输出及Ⅰ、Ⅱ的输出电平状态如下表所示。

  Ⅰ及Ⅱ的输出可与工作电压为5v的单片机I/O口直接接口,由单片机输出来控制加热或冷却装置。

  Ⅰ及Ⅱ的输出也可以经继电器或光电耦合器来控制加热器或制冷器,如图4及图5所示。在图4中,当I输出为高电平时,高电平(约5V)向电容c充电,当达到一定电压时,三极管V导通,继电器吸合,其触头可控制制冷器或冷水冷却电磁阀门等。在电路中电容C的目的是防止温度在阈值附近变化时,使继电器产生频繁的通断。

  图4的电路接Ⅱ的输出时,当Ⅱ输出高电平时,继电器吸合,利用其常开触头来控制蒸气加热电磁阀门或接通接触器,由市电通过加热器来加热。

  在图5中,当I输出高电平时,V导通,光电耦合器MOC3020中的LED亮,使内部光控可控硅触发导通,相继外接双向可控硅BCR导通,负载R;得电。图中R为限流电阻,其阻值与VCC有关,可用下式估算:

  R(kΩ)=(Vcc-1.2V)/10mA若接Ⅱ输出时,必要时图5中的10kΩ电阻可根据V的放大倍数作适当的调整。

  
图1

  1.3 调整方法

  在实际使用中,SA、SB两只TTS-202应做成温度探头,即用适当长度的软导线焊接TTS-202的A、K、G极,并将焊接部分相互绝缘,外面用环氧树脂固封,防止在液体中电极之间因绝缘不良而造成故障。三根软导线外用屏蔽套套起来并接地则更好。

  将SA、SB做成的探头放在被控制的容器中,并在探头旁放一支精度为0.1℃的温度计来检测温度。当温度达到TL时,调SB的RP2,使SB输出由低电平刚变成高电平;当温度达到TH时,调SA的RPI,使SA输出由低电平刚变成高电平。这样反复调整两次即可。

  
图2

  二、简易实用电路原理

  2.1 温控总电路组成

  温控电路主要由电源部分、温度检测元件、信号放大、比例积分、电压比较、移相触发控制继电器、超温保护、加热炉和LED显示几部分组成,其电路结构如图1所示。

  

  图3 温控系统电路组成图

  由 温度检测元件可以检测到温度值信号,该信号经过放大后输送至比例积分电路并与温度设定电压比较,比较结果输送至相触发电路产生可变周期的脉冲以触发固态继 电器中可控硅导通角,从而可控制加热装置的加热功率,达到控制温度的目的。温度补偿电路减少室温对温度测量准确度的影响;超温保护电路可以保证在加热温度 超过设定值时,装置停止加热,起到保护设备的作用。

  2.2 各分电路设计

  2.1. 1 电源电路

  温控电路中需要直流电压的器件为运算放大器及电子信息显示模块。该电压由220V交流电压经整流滤波后加。至三端稳压器输出得到。其电路如图2所示。

  

  图4 电源电路图

  2.3 输入温度信号放大及温度补偿电路

  用感温元件镍硌一镍铬K型热电偶作温度传感器来采集温度信号,温度信号为mV级,实际测量时需经过放大处理。热电偶测量温度信号受工作端温度 和自由端环境温度影响,所以测量中需要加补偿信号消除环境温度变化对温度测量的影响。具体电路如图3所示。

  

  图5 信号放大及温度补偿电路

  编辑点评:本文介绍了两款温度控制电路,电路与数字电路相比,其设计及实现过程更为简便,所以采用简易实用的模拟电路实现温控电路的设计。
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