CN2682460Y - 多重温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多重温度控制装置，由加热元件(PTC)、温度传感器(T)、模数转换器(A/D)、单片机(MCU)、数模转换器(D/A)、调压模块(IC)、继电器(J1)、继电器(J2)和电源(V0)组成；其中加热元件(PTC)采用正温度系数热敏陶瓷电阻。本实用新型在加热元件的选用、加热电源的通断控制、加热电源的调节方面采取了三重安全保护措施，结构简化，控温精度高，在实际运行中取得了较好的效果。

Description

多重温度控制装置

技术领域

本实用新型涉及控制装置，特别是一种多重温度控制装置。

技术背景

通常的温度控制装置由加热元件、制冷元件、温度传感器、采样、运算、控制等部份组成，根据温度传感器采集的温度信号控制加热元件或制冷元件工作，以达到恒温效果。其控制部份可以采用机械控制或电子控制方式。机械控制的优点是可靠性较好，但其控温精度较差。而一般的电子控制精度较高，但其可靠性又不理想。

化学需氧量(COD)在线监测仪器需要对溶液温度进行较高精度的控制，以保证测量COD值的精度需要，只能采用电子控制方式。而现有的电子控制仅有一重或两重控制，容易失效使溶液加热过度，从而危及仪器的安全运行。

发明内容

本实用新型为了解决现有电子温度控制装置结构复杂、可靠性差所存在的技术问题而提供一种多重温度控制装置。

本实用新型的技术方案：一种多重温度控制装置，由加热元件PTC、温度传感器T、模数转换器A/D、单片机MCU、数模转换器D/A、调压模块IC、继电器J1、继电器J2和电源V0组成。其中温度传感器T的输出信号与模数转换器A/D的引脚1、2相连；模数转换器A/D的引脚3、4、5分别与单片机MCU引脚的1、2、3连接；单片机MCU的引脚5、6、7分别与数模转换器D/A的引脚3、2、1连接；数模转换器D/A的引脚4、5分别与调压模块IC的引脚1、2连接；调压模块IC的引脚5、6与加热元件PTC连接；单片机MCU的引脚4分别与继电器J1、J2的线圈一端连接；继电器J1、J2的触点J11、J21与电源V0连接；继电器J1、J2的触点J12、J22分别与调压模块IC的引脚3、4连接；继电器J1、J2的线圈另一端接地。

上述装置，其中加热元件PTC采用正温度系数热敏陶瓷电阻。

本实用新型由于采取了上述技术措施，使温度控制装置的结构简化，获得了较高的控温精度，提高了加热控制的安全性，在实际运行中取得了较好的效果。

附图说明

附图是本实用新型的电路图

具体实施方式

如附图所示：化学需氧量(COD)在线监测仪器，为了获得较高的控温精度，采用了三重电子控制方式以保证加热装置的安全性能。

本恒温控制装置需要将溶液温度控制在一个固定的温度30℃左右。当溶液温度小于30℃时进行加热，当溶液温度大于30℃时则不进行加热。采用PTC热敏电阻作为加热元件PTC，将PTC和温度传感器T放入恒温溶液中，温度传感器T采集的信号经过转换器A/D送给单片机MCU，单片机MCU根据当前的溶液温度输出加热控制信号到继电器J1、J2的线圈，控制触点J11与J12、J21与J22的闭合，决定电源V0是否供给交流220V加热。同时单片机MCU输出数字信号经过转换器D/A，变成在1V～5V范围变化的直流信号控制调压模块IC。调压模块IC则在直流信号的控制下，对电源V0输入的加热电压进行变换，输出在0V～220V范围变化的加热电压给加热元件PTC对溶液进行加热。这样就实现了一个循环的控制过程。

本实用新型对溶液的加热控制实现了三重安全保护：

1.加热元件的选用。

温度控制装置在各行各业的应用较多，采用的控制方式有电子控制和机械控制方式，采用的加热元件有电阻丝，热电耦，半导体，PTC等多种，在控制中可能不但具有加热元件而且还有制冷元件。

本实用新型的加热元件PTC采用正温度系数热敏陶瓷电阻。利用其本身的特性，可以防止加热失控。即遇加热故障时，加热元件PTC因得不到充分散热，其功率会自动急剧下降，此时加热元件的表面温度维持在居里温度左右(一般在140℃上下)，与其他加热元件表面温度持续上升相比实现了第一重安全保护。

2.加热电源的调节。

利用调压模块IC调节电源V0对PTC加热以实现加热速度的控制。单片机MCU根据传感器T采集的溶液温度信号进行判断，输出合适的控制电压。这里需要设定2个温度点：T0为加热控制的起始点，T1为加热控制的终点。

当溶液温度低于T0时调压模块IC输出加热电压为满度值220V，当溶液温度高于T1时，调压模块IC输出加热电压为0V，从而在PTC上无加热电压，PTC不能进行加热，实现了第二重安全保护。当温度处于T0和T1之间时，输出电压在0V～220V范围内进行线性变化，即输出电压随着溶液温度的增加而逐渐减小。这样就形成了一个控制的反馈，防止加热过冲，实现了较高的控温精度。同时，在控制中不再需要一个单独的制冷元件，简化了装置结构和控制过程。

3.加热电源的通断控制。

为了保证加热控制的安全性，我们增加了二个继电器J1和J2以实现对加热电源V0的控制。方式如下：

加热电源V0(0V～220V)的火线和零线分别接入二个继电器J1、J2的触点J11、J21。单片机MCU根据传感器T测量的溶液温度由引脚4输出加热信号接到继电器J1和J2的线圈控制继电器触点J11与J12和J21与J22的闭合状态。当溶液温度小于T1时，单片机MCU的引脚4输出高电平信号使继电器J1、J2的触点闭合，加热电压V0通过继电器J1、J2的触点送给调压模块IC的引脚3、4；当溶液温度大于T1时单片机MCU的引脚4输出低电平信号使继电器J1、J2的触点断开，加热电压V0不能送给调压模块IC，从而在PTC上无加热电压，实现了第三重安全保护。

Claims (2)

1.一种多重温度控制装置，其特征是：由加热元件(PTC)、温度传感器(T)、模数转换器(A/D)、单片机(MCU)、数模转换器(D/A)、调压模块(IC)、继电器(J1)、继电器(J2)和电源(V0)组成；其中温度传感器(T)的输出信号与模数转换器(A/D)的引脚(1)、(2)相连；模数转换器(A/D)的引脚(3)、(4)、(5)分别与单片机(MCU)引脚的(1)、(2)、(3)连接；单片机(MCU)的引脚(5)、(6)、(7)分别与数模转换器(D/A)  的引脚(3)、(2)、(1)连接；数模转换器(D/A)的引脚(4)、(5)分别与调压模块(IC)的引脚(1)、(2)连接；调压模块(IC)的引脚(5)、(6)与加热元件(PTC)连接；单片机(MCU)的引脚(4)分别与继电器(J1)、(J2)的线圈一端连接；继电器(J1)、(J2)的触点(J11)、(J21)与电源(V0)连接；继电器(J1)、(J2)的触点(J12)、(J22)分别与调压模块(IC)的引脚(3)、(4)连接；继电器(J1)、(J2)的线圈另一端接地。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是：其中加热元件(PTC)采用正温度系数热敏陶瓷电阻。