CN113181560A - 一种用于红外理疗仪的高精度温控电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及温控电路，具体涉及一种用于红外理疗仪的高精度温控电路，包括控制单元，控制单元接入用于检测电网过零点的过零检测模块，控制单元接入用于检测加热装置工作温度的测温模块，控制单元连接用于驱动光电可控硅的光电可控硅驱动模块，光电可控硅驱动模块连接用于根据光电可控硅工作状态控制加热装置工作状态的双向可控硅功率控制模块，控制单元基于过零检测模块、测温模块的检测信号调节输出信号的占空比，改变双向可控硅功率控制模块中双向可控硅的导通角；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的输出温度的控制不够精确稳定的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及温控电路，具体涉及一种用于红外理疗仪的高精度温控电路。
背景技术
红外理疗仪常用于康复治疗中，可穿过皮肤，直接使肌肉、皮下组织等产生热效应，加速血液物质循环，能够起到增加新陈代谢、减少疼痛、增加肌肉松弛的效果。
目前市场上的大功率红外理疗仪一般是通过RC充电电路控制双向触发二极管DIAC的导通时间，进而控制可控硅的导通角。当DIAC导通时，控制可控硅导通，加热装置得电，开始加热。用户通过电位器调节RC充电电路的充电时间，即可调节可控硅的导通角，进而达到调节输出温度的目的。
上述现有技术中存在以下缺点：1)电路采用电容充电时间控制导通角，由于电容存在温度系数误差，因此导通角会随着环境温度变化而变化，加热装置的输出温度也会随环境温度变化而变化，控制效果不佳；2)缺少反馈环路，当电网电压变化时，输出功率不是一定的，进而导致温度控制效果较差。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种用于红外理疗仪的高精度温控电路，能够有效克服现有技术所存在的输出温度的控制不够精确稳定的缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种用于红外理疗仪的高精度温控电路，包括控制单元，所述控制单元接入用于检测电网过零点的过零检测模块，所述控制单元接入用于检测加热装置工作温度的测温模块，所述控制单元连接用于驱动光电可控硅的光电可控硅驱动模块，所述光电可控硅驱动模块连接用于根据光电可控硅工作状态控制加热装置工作状态的双向可控硅功率控制模块；
所述控制单元基于过零检测模块、测温模块的检测信号调节输出信号的占空比，改变双向可控硅功率控制模块中双向可控硅的导通角。
优选地，所述过零检测模块包括交流双向光耦T2，所述交流双向光耦T2的输入端接入第一低通滤波电路，所述交流双向光耦T2的输出端通过上拉电阻R14、第二低通滤波电路连接控制单元。
优选地，所述第一低通滤波电路包括分别接入交流双向光耦T2输入端的电阻R15、R17，以及并联于交流双向光耦T2输入端之间的电容CY1；所述第二低通滤波电路包括电阻R16、电容C7。
优选地，所述测温模块包括仪表放大器U2，所述仪表放大器U2的输入端通过惠斯通电桥接入铂热电阻，所述仪表放大器U2上连接有电阻R6，所述仪表放大器U2的输出端通过限流电阻R18连接控制单元。
优选地，所述惠斯通电桥包括电阻R8、R9、R13，以及铂热电阻。
优选地，所述光电可控硅驱动模块包括输入端接入控制单元的光电可控硅U1，所述光电可控硅U1的输出端通过过流保护电路、滤波电容C4连接双向可控硅功率控制模块，所述光电可控硅U1的输出端与滤波电容C4之间并联有防误触发电路。
优选地，所述过流保护电路包括串联的电阻R2、R3、R4、R5，所述防误触发电路包括串联的电阻R11、R12。
优选地，所述双向可控硅功率控制模块包括双向可控硅T1，所述双向可控硅T1的G极接入光电可控硅U1的输出端，所述双向可控硅T1的MT1极接入滤波电容C4，所述双向可控硅T1的MT2极接入过流保护电路，所述双向可控硅T1连接加热装置。
优选地，所述双向可控硅T1的MT1极、MT2极之间并联有尖峰吸收电路，所述尖峰吸收电路包括串联的电阻R7、电容C5。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明所提供的一种用于红外理疗仪的高精度温控电路，由于加入控制单元以及基于测温模块的负反馈控制，控制单元能够实时根据测温模块的温度信号，监测加热装置输出温度的变化情况，当加热装置输出温度变化时，通过控制双向可控硅的导通角，使得输出功率一定，进而控制输出温度一定，温控精确度高，加热装置的输出温度不会随着周围环境的变化而变化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的温控***示意图；
图2为本发明的温控电路示意图；
图3为本发明图2中过零检测模块的电路示意图；
图4为本发明图2中测温模块的电路示意图；
图5为本发明图2中光电可控硅驱动模块的电路示意图；
图6为本发明图2中双向可控硅功率控制模块的电路示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于红外理疗仪的高精度温控电路，如图1和图2所示，包括控制单元，控制单元接入用于检测电网过零点的过零检测模块，控制单元接入用于检测加热装置工作温度的测温模块，控制单元连接用于驱动光电可控硅的光电可控硅驱动模块，光电可控硅驱动模块连接用于根据光电可控硅工作状态控制加热装置工作状态的双向可控硅功率控制模块；
控制单元基于过零检测模块、测温模块的检测信号调节输出信号的占空比，改变双向可控硅功率控制模块中双向可控硅的导通角。
过零检测模块包括交流双向光耦T2，交流双向光耦T2的输入端接入第一低通滤波电路，交流双向光耦T2的输出端通过上拉电阻R14、第二低通滤波电路连接控制单元。
第一低通滤波电路包括分别接入交流双向光耦T2输入端的电阻R15、R17，以及并联于交流双向光耦T2输入端之间的电容CY1；第二低通滤波电路包括电阻R16、电容C7。
如图3所示，交流信号通过电阻R15、R17以及电容CY1组成的第一低通滤波电路，控制交流双向光耦T2的导通与关断，交流双向光耦T2输出过零信号，过零信号通过电阻R16、电容C7组成的第二低通滤波电路后，送给控制单元的MCU_IN，控制单元在过零信号的基础上，控制双向可控硅T1何时导通。
测温模块包括仪表放大器U2，仪表放大器U2的输入端通过惠斯通电桥接入铂热电阻，仪表放大器U2上连接有电阻R6，仪表放大器U2的输出端通过限流电阻R18连接控制单元。
惠斯通电桥包括电阻R8、R9、R13，以及铂热电阻。
如图4所示，P2连接一个三线制的铂热电阻，与电阻R8、R9、R13构成惠斯通电桥，得到温度的差分信号。其中，通过调节电阻R13就可以调节起始的测量温度。温度差分信号通过仪表放大器U2放大后得到信号Temp，并输出至控制单元的MCU_ADC。其中，通过电阻R6调整放大倍数，限流电阻R18保护控制单元的ADC端口。
光电可控硅驱动模块包括输入端接入控制单元的光电可控硅U1，光电可控硅U1的输出端通过过流保护电路、滤波电容C4连接双向可控硅功率控制模块，光电可控硅U1的输出端与滤波电容C4之间并联有防误触发电路。
过流保护电路包括串联的电阻R2、R3、R4、R5，防误触发电路包括串联的电阻R11、R12。
双向可控硅功率控制模块包括双向可控硅T1，双向可控硅T1的G极接入光电可控硅U1的输出端，双向可控硅T1的MT1极接入滤波电容C4，双向可控硅T1的MT2极接入过流保护电路，双向可控硅T1连接加热装置。
双向可控硅T1的MT1极、MT2极之间并联有尖峰吸收电路，尖峰吸收电路包括串联的电阻R7、电容C5。
如图5、图6所示，当加热装置的输出温度增高时，控制单元根据信号Temp减小输出信号PWM的占空比，从而使双向可控硅T1的导通角减小；当加热装置的输出温度降低时，控制单元根据信号Temp增大输出信号PWM的占空比，从而使双向可控硅T1的导通角增大，实现负反馈调节，控制单元可以做到实时调节，加热装置的输出温度不会随着周围环境的变化而变化，精确度高。
控制单元的输出信号PWM使得光电可控硅U1中的LED导通，输出光信号控制光电可控硅U1中的可控硅导通。当交流电压为正半周时，即火线L相对零线N为正时，双向可控硅T1工作于第一象限，火线L电压通过R5→R4→R3→R2→光电可控硅U1→双向可控硅T1的G极→双向可控硅T1的MT1极，给予双向可控硅T1的G极一个正触发电流，并且双向可控硅T1两端的电流大于保持电流时，双向可控硅T1导通，使得P1连接的加热装置接通市电，流过加热装置的电流急剧增大，加热装置开始发热。
当交流电压为负半周时，即火线L相对零线N为负时，双向可控硅T1工作于第三象限，零线N电压通过双向可控硅T1的MT1极→双向可控硅T1的G极→光电可控硅U1→R2→R3→R4→R5→火线L，给予双向可控硅T1的G极一个负触发电流，并且双向可控硅T1两端的电流大于保持电流时，双向可控硅T1导通，使得P1连接的加热装置接通市电，流过加热装置的电流急剧增大，加热装置开始发热。
其中，电阻R2、R3、R4、R5组成过流保护电路，用于限制di/dt，防止过高的浪涌电流损坏光电可控硅U1；滤波电容C4与电阻R4、R5组成第三低通滤波电路，限制dv/dt，防止过高的浪涌电压对光电可控硅U1的误触发；电阻R11、R12组成防误触发电路，用于防止在高温下由于过高的dv/dt引起的误触发；电阻R7、电容C5组成尖峰吸收电路，防止浪涌电压对双向可控硅T1的误触发。
本申请技术方案中，双向可控硅T1的型号：BTA08-800BWRG；交流双向光耦T2的型号：LTV-814；光电可控硅U1的型号：MOC3021SM；仪表放大器U2的型号：AD623ARZ；控制单元的型号：STM32F051K4T6。以上给出电器元件的型号仅作为一种可实施的技术方案，并不作为对本申请技术方案的限制。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种用于红外理疗仪的高精度温控电路，其特征在于：包括控制单元，所述控制单元接入用于检测电网过零点的过零检测模块，所述控制单元接入用于检测加热装置工作温度的测温模块，所述控制单元连接用于驱动光电可控硅的光电可控硅驱动模块，所述光电可控硅驱动模块连接用于根据光电可控硅工作状态控制加热装置工作状态的双向可控硅功率控制模块；
所述控制单元基于过零检测模块、测温模块的检测信号调节输出信号的占空比，改变双向可控硅功率控制模块中双向可控硅的导通角。
2.根据权利要求1所述的用于红外理疗仪的高精度温控电路，其特征在于：所述过零检测模块包括交流双向光耦T2，所述交流双向光耦T2的输入端接入第一低通滤波电路，所述交流双向光耦T2的输出端通过上拉电阻R14、第二低通滤波电路连接控制单元。
3.根据权利要求2所述的用于红外理疗仪的高精度温控电路，其特征在于：所述第一低通滤波电路包括分别接入交流双向光耦T2输入端的电阻R15、R17，以及并联于交流双向光耦T2输入端之间的电容CY1；所述第二低通滤波电路包括电阻R16、电容C7。
4.根据权利要求2所述的用于红外理疗仪的高精度温控电路，其特征在于：所述测温模块包括仪表放大器U2，所述仪表放大器U2的输入端通过惠斯通电桥接入铂热电阻，所述仪表放大器U2上连接有电阻R6，所述仪表放大器U2的输出端通过限流电阻R18连接控制单元。
5.根据权利要求4所述的用于红外理疗仪的高精度温控电路，其特征在于：所述惠斯通电桥包括电阻R8、R9、R13，以及铂热电阻。
6.根据权利要求4所述的用于红外理疗仪的高精度温控电路，其特征在于：所述光电可控硅驱动模块包括输入端接入控制单元的光电可控硅U1，所述光电可控硅U1的输出端通过过流保护电路、滤波电容C4连接双向可控硅功率控制模块，所述光电可控硅U1的输出端与滤波电容C4之间并联有防误触发电路。
7.根据权利要求6所述的用于红外理疗仪的高精度温控电路，其特征在于：所述过流保护电路包括串联的电阻R2、R3、R4、R5，所述防误触发电路包括串联的电阻R11、R12。
8.根据权利要求6所述的用于红外理疗仪的高精度温控电路，其特征在于：所述双向可控硅功率控制模块包括双向可控硅T1，所述双向可控硅T1的G极接入光电可控硅U1的输出端，所述双向可控硅T1的MT1极接入滤波电容C4，所述双向可控硅T1的MT2极接入过流保护电路，所述双向可控硅T1连接加热装置。
9.根据权利要求8所述的用于红外理疗仪的高精度温控电路，其特征在于：所述双向可控硅T1的MT1极、MT2极之间并联有尖峰吸收电路，所述尖峰吸收电路包括串联的电阻R7、电容C5。
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