CN2690931Y

CN2690931Y - 恒温智能控制器

Info

Publication number: CN2690931Y
Application number: CN 200420043918
Authority: CN
Inventors: 常继军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2014-03-19

Abstract

本实用新型公开了一种恒温智能控制器，模拟信号输出放大后叠加在触发脉冲信号产生线路中，经过光电隔离后将其触发信号放大驱动可控硅，电路由桥式信号变送电路、模拟信号输入放大电路、二阶滤波电路、信号保持电路、A/D转换电路、复位电路、振荡信号产生电路、微处理器CPU、数据存储器、显示电路、按键信号输入电路和D/A转换电路、模拟信号输出放大电路、触发信号电路、光电隔离及驱动电路和两个彼此独立的脉动电源电路组成，解决了适应电热加工设备耗热功率变化要求等问题，具有结构简单、既能提高温度控制精度，又能适应电热加工设备耗热功率变化要求等优点，可广泛用于恆温箱、烘箱、吸塑机、注塑机和恒温烙铁等设备。

Description

恒温智能控制器

技术领域本实用新型涉及一种恒温智能控制器，更具体地说，涉及一种用于生活用品和工业控制目的的对电加热设备的温度进行自动控制的装置。

背景技术在现有技术中，温度调节设备通常有两类，即通断控制型和通断时间占空比控制型，通断型控制器适用于对温度控制要求不高、耗热功率变化的设备，广泛用于热水器、注塑机等设备上；时间占空比控制型适用于对控制精度高但耗热功率基本上不变的设备，广泛用于恒温箱、烘箱、恒温烙铁等设备。以切模烫金机为例，大部分用的是通断控制型的温控器，电热丝盘绕在一个有绕槽的金属块板内，探温头(温度传感器)安装在该金属板(载热体)的探温孔内，由于电热件无论是在通电或停电后，反应在载热体的测温点的温度都滞后于电发热件电源的通断状态，而且载热体这个金属件的实体做的愈大，它的各处的温度就愈比较平衡但不能无限大，加上它也有传热过程，所以载热体的温度的上升或下降都要滞后于电热件的工作状态，也就是人们所说的惯性。具体的说在加热过程中，温控器检测到测温点的温度等于或大于设定温度时，温控器就切断电源，由于上所述的惯性的存在，载热体的温度还要上升，上升的幅度与载热体的实体体积有关，这个实体体积越大，反映滞后的现象就愈严重。由于机器工作时要耗热和载热体本身的散热，它的温度又由高向低变化过程中，相应的降温过程也存在惯性问题。当检测到测温点的温度低于设定温度值时温控器又重新打开开关通电，这向上的惯性加上向下的惯性导致载热体的温度上下的振荡幅度超过七八度甚至上十度之多，给电热加工的设备的操作带来诸多不便，也使产品加工质量受到影响，无功损耗也大。再以恒温电烙铁为例，通常情况下这设备上温控器采用的是通断时间占空比控制模式，设计者把它看做是耗热功率是恒定不变的。它的通电模式是按照经验设计成固定的几个挡位工作模式，即通电与断电的时间段比例不同的模式工作，假如把调温度旋钮调到一个档位上，那么该温控器的工作模式就固定了，当工作人员在使用烙铁一段时间后停下来的一段时间内，由于耗热功率减少，将导致电烙铁在一定的温度范围内温度升高，有可能是超过焊接温度要求的上限(尤其在夏天的工环境下，由于散热的快慢跟环境温度有关)，这时再重新拿烙铁进行焊接电子器件的话，就有可能将其烫坏，尤其是一些贴片元件或对温度敏感的器件。所以在手工焊接电子器件的行业里这一种所谓的恒温烙铁在功能方面有一些与“恒温”确有很大的差异，尤其是对温度特别敏感的器件尤其如此，如医疗仪器中的血氧就是如此。

发明内容本实用新型的目的在于提供一种既能提高温度控制精度，又能适应电热加工设备耗热功率变化要求的恒温智能控制器，使电热设备的载热体在10-400℃的温度范围内任意预值，并显示预值温度和测温点的温度数。

为了达到上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案：设计一种恒温智能控制器，包括恒温控制器本体(1)，温度传感器(2)位于载热体(3)内，具有包括温度传感器(2)在内的桥式信号变送电路、模拟信号输入放大电路、二阶滤波电路、信号保持电路、A/D转换电路、复位电路、振荡信号产生电路、微处理器CPU、数据存储器、显示电路、按键信号输入电路和D/A转换电路，该控制器的模拟信号输出放大后叠加在触发脉冲信号产生线路中，经过光电隔离后将其触发脉冲信号放大驱动可控硅，模拟信号输出放大电路由运放IC6和IC7、三极管T1、电阻R12和R14构成，D/A转换器的数据输入端与微处理器CPU直接相连，运放IC6的正负极性输入端与D/A转换器IC5直接相连且其正极性输入端与地相连，运放IC6的输出端与运放IC7的正极性输入端相连，运放IC7负极性输入端和输出端相连后再和电阻R12、D/A转换器IC5的Rfb脚连接，电阻R12的另一端与三极管T1的基极相连，三极管T1的集电极和触发信号产生电路的电容C10与电阻R13的联接点相连，触发信号产生电路由电阻R13、电容C10和单结管Q1构成，电阻R13与电容C10的联接点和三极管T1的集电极以及单结管Q1触发极连接，电阻R13的另一端、单结管Q1的一个基极与经过整流的脉动电源1的+V连接，单结管Q1的另一个基极与光耦内部发光二极管的正极输入端相连，光电隔离及驱动电路由光耦、电阻R15、三极管T2、二极管D1构成，光耦内发光二极管的正极与单结管Q1的一个基极连接，其负极与单片机***电源接地线相连，光耦内的光敏接收管的集电极串接电阻R15后与脉动电源2的+V端相连，光耦内的光敏管的发射极与三极管T2的基极相连，三极管T2的集电极与脉动电源2的+V端相连，三极管T2的发射极与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极接可控硅的控制极G，可控硅的阴极与脉动电源2的地线相连。

本实用新型的工作原理：根据触发脉冲产生部分电路中的R点电压的改变就能改变单结管Q1的导通门限电压(相对于脉动电源电压而言)到来的时间，导通电信号经过光电隔离器耦合后经三极管T2放大后驱动可控硅，即改变了可控硅的导通电角度，也就是改变了对电热元件的供电功率；根据前述的改变R点的电压就能改变电热元件的用电功率，由于三极管T1基极电压来运放IC7的输出端，运放IC7输出电压受微处理器CPU输出数字量的控制，使得微处理器CPU改变输出数字量的大小，也就改变了D/A转换器的模拟量输出，这个模拟量经过运放IC6、IC7的放大，而在运放IC7的输出端得到了与微处理器CPU输出相对应的模拟量，此模拟量经过三极管T1放大由集电极对脉冲信号产生部分的R点产生影响，运放IC7输出的电压越高，经过三极管TI放大后在电阻R14上获得的电压降越大，而相应的R点的电压就越低，单结管Q1触发极获得的触发电压(即门限电压)也就是触发的时间(相对于脉动电源的相位而言)到来的越迟，此触发信号经过隔离，再经过三极管T2放大后串接一个二极管驱动可控硅(双向或单向均可)，单结管Q1产生的触发信号到来的越迟，则在可控硅串接的负载RL上获得的电功率越小，反之越大。

如何才能实现自动控制的目的呢？本实用性控制器是这样设计的，测温点的温度变化引起A、B两点的电压变化，经过模拟信号放大和滤波，在经过A/D转换，微处理器CPU对采集的数据进行计算，再通过原始标准(此标准数据存储在数据存储器中)校正，将结果与用户设定的温度值(此设定值也存储在数据存储器中)进行比较，如果当前测温点的温度不等于(低于或高于允许的偏差范围)设定值，微处理器CPU将按照一定规律输出数字量，这数字量经过运放IC5进行D/A转换，再经过运放IC6和IC7的放大处理，(将该模拟信号送到三极管T1)改变R点的电压即改变单结管Q1的导通滞后时间，触发导通的电信号经过光电隔离器，三极管T2将接收到的驱动信号放大驱动可控硅。可控硅的导通电角度随着微处理器CPU输出数字量的改变而改变，也就是改变了对电热件的供电功率。

与现有技术相比，本实用新型具有如下明显的优点：1、结构简单、既能提高温度控制精度，又能适应电热加工设备耗热功率变化要求；2、可广泛用于恆温箱、烘箱和恒温烙铁等设备；3、由于光电隔离器将单片机***的供电与强电的回路分开，保证了线路的正常工作，也给工作人员和维修人员的安全提供了保障。

附图说明以下是本实用新型的附图说明：

图1是本实用新型的电路原理框图；

图2是本实用新型的外形结构示意图。

图2中，1是恒温控制器本体，2是温度传感器，3是热载体。

具体实施方式以下通过具体的实施方式对本实用新型进行更加详细的描述：

参照图1，控制器由以下几部分组成：直流电源、信号变送电路、输入信号放大及整形、A/D转换、微处理器(包括晶振、电容产生频率部分、复位部分)、D/A转换、信号放大、触发信号产生、光电隔离及驱动(驱动对象为可控硅)、按键(或按钮或编码开关)、显示(含显示驱动接口)、脉动电流电源、电热元件等组成。信号变送电路的元件包括温度传感器和电阻R1、R2、R3、R4，各电阻呈电桥式联接，其中电阻R1、R3、R4各作为一个桥臂，传感器和电阻R2组成一个桥臂，正电源接在传感器和电阻R1连接点，电源地接在电阻R3、R4的联接点，电阻R1、R4联接点B以及电阻R3、R2联接点A为信号输出；输入信号放大及整形部分元件包括：电容C1、C2、电阻R5、R6、R7、电容C3、运放IC1、电阻R8、R9、电容C5、C4、运放IC2、电阻R10和电容C6，信号变送电路的B点与电容C1的正极和电阻R5联接，电阻R5的另一端联接运放IC1的正极性输入端，信号变送电路的A点与电容C2的正极、电阻R6、电容C3、电容R7联接，电阻R6的另一端接运放IC1的负极性输入端，电阻R7和电容C3并联，电容C3和电阻R7的另一端接在运放IC1的输出端并与电阻R8联接，电容C1、C2的负极接地，电阻R8、R9串联后连接运放IC2的正极性输入端，电容C3的一端连接在R8与R9联接点上，另一端接在运放IC2的输出端，电容C4一端接在电阻R9与运放IC2正极性输入端的联接点上，另一端接地，运放IC2的负输入端与输出端联接，该输出端串接电阻R10连接到A/D转换器和运放IC3的模拟信号输入端，电容C6一端连接在电阻R10与A/D转换器的联接点上，另一端接地，A/D转换器输出端直接和微处理器CPU相连，数据存储器直接和微处理器CPU相连，D/A转换器的数据输入端直接和微处理器CPU相连，显示器件、按键或编码信号直接和微处理器CPU联接。

模拟信号输出放大后叠加在触发脉冲信号产生线路中，经过光电隔离后将其触发脉冲信号放大驱动可控硅，模拟信号输出放大电路由运放IC6和IC7、三极管T1、电阻R12和R14构成，D/A转换器的数据输入端与微处理器CPU直接相连，运放IC6的正负极性输入端与D/A转换器IC5直接相连且其正极性输入端与地相连，运放IC6的输出端与运放IC7的正极性输入端相连，运放IC7负极性输入端和输出端相连后再和电阻R12、D/A转换器IC5的Rfb脚连接，电阻R12的另一端与三极管T1的基极相连，三极管T1的集电极和触发信号产生电路的电容C10与电阻R13的联接点相连，三极管T1的发射极串接电阻R14后接地；触发信号产生电路由电阻R13、电容C10和单结管Q1构成，电阻R13与电容C10的联接点和三极管T1的集电极以及单结管Q1触发极连接，电容C10的另一端接地，该部分的地和微处理器CPU所用的电源地相连，电阻R13的另一端、单结管Q1的一个基极与经过整流的脉动电源1的+V连接，单结管Q1的另一个基极与光耦内部发光二极管的正极输入端相连，光电隔离及驱动电路由光耦、电阻R15、三极管T2、二极管D1构成，光耦内发光二极管的正极与单结管Q1的一个基极连接，其负极与单片机***电源接地线相连，光耦内的光敏接收管的集电极串接电阻R15后与脉动电源2的+V端相连，光耦内的光敏管的发射极与三极管T2的基极相连，三极管T2的集电极与脉动电源2的+V端相连，三极管T2的发射极与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极接可控硅的控制极G，可控硅的阴极与脉动电源2的地线相连。

参照图2，恒温控制器本体(1)通过温度传感器(2)与电源相连，温度传感器(2)位于载热体(3)内。

Claims

1、一种恒温智能控制器，包括恒温控制器本体(1)，温度传感器(2)位于载热体(3)内，具有包括温度传感器(2)在内的桥式信号变送电路、模拟信号输入放大电路、二阶滤波电路、信号保持电路、A/D转换电路、复位电路、振荡信号产生电路、微处理器CPU、数据存储器、显示电路、按键信号输入电路和D/A转换电路，其特征在于：模拟信号输出放大后叠加在触发脉冲信号产生线路中，经过光电隔离后将其触发脉冲信号放大驱动可控硅，模拟信号输出放大电路由运放IC6和IC7、三极管T1、电阻R12和R14构成，D/A转换器的数据输入端与微处理器CPU直接相连，运放IC6的正负极性输入端与D/A转换器IC5直接相连且其正极性输入端与地相连，运放IC6的输出端与运放IC7的正极性输入端相连，运放IC7负极性输入端和输出端相连后再和电阻R12、D/A转换器IC5的Rfb脚连接，电阻R12的另一端与三极管T1的基极相连，三极管T1的集电极和触发信号产生电路的电容C10与电阻R13的联接点相连，触发信号产生电路由电阻R13、电容C10和单结管Q1构成，电阻R13与电容C10的联接点和三极管T1的集电极以及单结管Q1触发极连接，电阻R13的另一端、单结管Q1的一个基极与经过整流的脉动电源1的+V连接，单结管Q1的另一个基极与光耦内部发光二极管的正极输入端相连，光电隔离及驱动电路由光耦、电阻R15、三极管T2、二极管D1构成，光耦内发光二极管的正极与单结管Q1的一个基极连接，其负极与单片机***电源接地线相连，光耦内的光敏接收管的集电极串接电阻R15后与脉动电源2的+V端相连，光耦内的光敏管的发射极与三极管T2的基极相连，三极管T2的集电极与脉动电源2的+V端相连，三极管T2的发射极与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极接可控硅的控制极G，可控硅的阴极与脉动电源2的地线相连。