本文介紹的溫度控制器，采用脈寬調(diào)制技術(shù)控溫，具有數(shù)字溫度顯示、超溫報(bào)警和自動(dòng)保護(hù)功能，控制兩路負(fù)載（主加熱器和副加熱器），使受控場(chǎng)所溫度恒定為25～42℃范圍內(nèi)某一溫度值上。

　　電路工作原理

　　該溫度控制器電路由電源電路、溫度檢測(cè)放大電路、鋸齒波發(fā)生器、脈寬控制電路、比較放大電路、控制執(zhí)行電路、溫度指示電路、超溫保護(hù)電路和聲、光報(bào)警電路組成，如圖所示。

　　電源電路由電源變壓器T、整流橋堆UR、濾波電容器C5～c7和三端穩(wěn)壓集成電路IC1和ICT組成。

　　溫度檢測(cè)放大電路由溫度傳感器集成電路IC2、電阻器R4～R6、運(yùn)算放大器IC6（N1～N4）、電容器C1、C2和電感器L組成。

　　鋸齒波發(fā)生器電路由時(shí)基集成電路IC3、二極管VD1、VD2、電阻器R7～R9、晶體管V6和電容器C3、C4組成。

　　脈寬控制電路由IC6內(nèi)部的運(yùn)算放大器N2和電位器RP3組成。

　　比較放大電路由三端精密穩(wěn)壓集成電路IC4、電阻器R1、RIO、R11、IC6內(nèi)部的運(yùn)算放大器N3、N4和電位器RP1、RP2組成。

　　控制執(zhí)行電路由電阻器R13～R15、R18～R22、晶體管VI、V2、光耦合器VLC1 VLC2和晶閘管VT1、VT2組成。

　　聲、光報(bào)警電路由三端雙色發(fā)光二極管VL3、電阻器R16、R12、穩(wěn)壓二極管VS、晶體管V5、音樂(lè)集成電路IC5和揚(yáng)聲器BL組成。

　　超溫保護(hù)電路由電阻器R17、R23、晶體管V3、V4、二極管VD3和繼電器K組成。

　　溫度指示電路由數(shù)字電壓表、電阻器R2、R3和電容器C5組成。

　　交流220V電壓經(jīng)T降壓、UR整流、C7濾波及IC7穩(wěn)壓后，為鋸齒波發(fā)生器、脈寬控制電路、比較放大電路、控制執(zhí)行電路和超溫保護(hù)電路提供+9V工作電壓。此時(shí)V4飽和導(dǎo)通，K通電吸合，其常開(kāi)觸頭接通。+9V電壓還經(jīng)IC1二次穩(wěn)壓為+5V，作為IC2和數(shù)字電壓表的工作電源。

　　IC2將檢測(cè)到的溫度信息轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)C1、L和C2濾波后，一路經(jīng)R2和R3分壓后送至數(shù)字電壓表，通過(guò)數(shù)字電壓表顯示出溫度值；另一路經(jīng)運(yùn)算放大器N1放大后，作為運(yùn)算放大器N2～N4的取樣電壓。IC4和RI、RIO、R11、RP1、RP2為N3的正相輸人端和N4的反相輸人端提供基準(zhǔn)電壓。

　　鋸齒波發(fā)生器振蕩工作后，產(chǎn)生峰值為6V、谷值為3V鋸齒波鋸齒波脈沖電壓信號(hào)，加至運(yùn)算放大器N2正相輸人端，與其反相輸人端的電壓信號(hào)（與溫度變化成正比關(guān)系）進(jìn)行比較。當(dāng)N2正相輸人端電壓高于反相輸人端電壓時(shí)，N2輸出高電平，使V1導(dǎo)通，VL2和VLC1內(nèi)部的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，VLC1內(nèi)部的光控晶間管在市電過(guò)零區(qū)導(dǎo)通，使VT1受觸發(fā)而導(dǎo)通，主電熱器EH1通電開(kāi)始加溫。

　　隨著恒溫箱內(nèi)溫度的升高，運(yùn)算放大器Nl的輸出電壓開(kāi)始增大，使N2反相輸人端電壓也增高，在一個(gè)鋸齒波脈沖電壓周期內(nèi)輸出高電平的時(shí)間減少，EH1通電時(shí)間減少，升溫的速度減弱。當(dāng)溫度升高使N2反相輸人端電壓大于6V（即鋸齒波脈沖電壓的峰值）時(shí)，在整個(gè)鋸齒波脈沖電壓周期內(nèi)N2一直輸出低電平，ELI停止加熱，溫度不再上升。當(dāng)溫度略有下降時(shí)，N2又輸出高電平，EH1又開(kāi)始加溫。如此周而復(fù)始，使溫度恒定在RP2設(shè)定的溫度值上。

　　運(yùn)算放大器N3和N4接成窗口比較器。在剛開(kāi)始加溫時(shí)，由于恒溫箱內(nèi)溫度過(guò)低，N3因反相輸入端的取樣電壓低于其正相輸人端的基準(zhǔn)電壓而輸出高電平，使VL3內(nèi)部的綠色發(fā)光二極管點(diǎn)亮，IC5工作，其輸出的報(bào)警電信號(hào)經(jīng)1l5放大后，驅(qū)動(dòng)BI，發(fā)出報(bào)警聲；同時(shí)V2導(dǎo)通，VL1和VLC2內(nèi)部的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，YLC2內(nèi)部的光耦晶問(wèn)管導(dǎo)通，使VT2受觸發(fā)而導(dǎo)通，副電熱器EH2通電加熱。此時(shí)，主電熱器EH1和副電熱器EH2同時(shí)加熱，使恒溫箱內(nèi)溫度迅速上升，從而縮短了加溫時(shí)間。

　　若由于某種原因（例如溫度檢測(cè)電路失控或N2、VI、VLC、VT1等某元器件損壞時(shí)）使恒溫箱內(nèi)溫度超過(guò)RP2設(shè)定的溫度限制值時(shí)，運(yùn)算放大器N4將輸出高電平，使VL3內(nèi)部的紅色發(fā)光二極管點(diǎn)亮，IC5工作，BL發(fā)出報(bào)警聲；同時(shí)V3導(dǎo)通，使V4截止，K斷電釋放，其常開(kāi)觸頭斷開(kāi)，EH1和EH2斷電停止工作。

　　改變R8的阻值，可改變鋸齒波發(fā)生器輸出的鋸齒波脈沖電壓周期（一般為1～10s）。

　　元器件選擇

　　RI～R23選用l/4W金屬膜電阻器或碳膜電阻器。

　　RP1～RP3選用小型實(shí)心電位器或可變電阻器。

　　C1和C3均選用獨(dú)石電容器；C2、C4~C6均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器；C7選用耐壓值為25V的鋁電解電容器。

　　L選用1mH左右的TDK色碼電感器。

　　VD1、VD2選用1N4148型硅開(kāi)關(guān)二極管；VD3選用1N4007型硅整流二極管。

　　VL1和VL2均選用∮3mm的高亮度發(fā)光二極管；VL3選用2EF302型三端發(fā)光二極管。

　　VS選用l/2W、3.9V的硅穩(wěn)壓二極管。

　　UR選用IA、50V的整流橋堆。

　　VI、V2、V4和V5選用S8050或C8050型硅NPN晶體管；V3選用59013型硅NPN晶體．管；y6選用59011型硅PNP晶體管。

　　VT1和VT2選用10A、400V的雙向晶間管。

　　IC1選用LM78L05型三端穩(wěn)壓集成電路；IC2選用LM35D型溫度傳感器集成電路（其輸出電壓與溫度的關(guān)系為10mV/℃）；IC3選用NE555型時(shí)基集成電路；IC4選用TL431或pA431型三端精密穩(wěn)壓集成電路；IC5選用KD9561等型號(hào)的報(bào)警音效集成電路；IC6選用LM324型四運(yùn)放集成電路；IC7選用LM7809型三端穩(wěn)壓集成電路。

　　VLC1和VLC2均選用M0C3061型光耦合器。

　　K選用多組控制觸頭的9V直流繼電器，其觸頭電流容量應(yīng)大于10A（使用時(shí)可將其兩組常開(kāi)觸頭并聯(lián)起來(lái)，以增大其電流容量）。

　　數(shù)字電壓表可選用⒛0mV數(shù)字面板表，其指示的電壓值與溫度值相對(duì)應(yīng)，即1mV等于1℃。

　　BI，選用0，25W、8Ω的微型電動(dòng)式揚(yáng)聲器。

　　電熱器EH1的功率應(yīng)低于1000W：EH2的功率應(yīng)低于600W。

　　T選用5～8W、二次電壓為12V的電源變壓器。

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