簡易實用模擬溫控電路設(shè)計方案

　　3.3 超溫保護(hù)電路驗證

　　圖4中左上方A2差分放大器LM324與C4,R16,R15,R18。組成比例積分電路，該電路對放大后的溫度信號進(jìn)行積分。圖中一6 V電壓經(jīng)過W3、R20、R21。分壓在R21上產(chǎn)生壓降，通過電位器W3調(diào)節(jié)使R21上壓降為-3.12 V，該電壓通過圖中左下方跟隨器LM324輸出與溫度放大信號進(jìn)行比較，將比較結(jié)果送至后端移相觸發(fā)電路。

　　圖4中Q2,R22,R26及D1組成超溫保護(hù)電路，如果加熱爐溫度超過820℃，則圖3溫度信號經(jīng)過放大后ICL7650輸出電壓>3.29 V，此時穩(wěn)壓二極管D1被反向擊穿，流經(jīng)R26的電流因Q2基極電位升高使Q2導(dǎo)通，Q2集電極電位降至O.3~O.5 V，移相觸發(fā)停止工作，繼電器不輸出加熱電壓，此時起到超溫保護(hù)作用。

　　Q1,C5,R24,繼電器和加熱裝置等其它器件組成移相觸發(fā)、交流輸出及升溫部分。移相觸發(fā)電路核心元件為Q1單結(jié)晶體管，其結(jié)構(gòu)、等效電路如圖5所示，伏安特性如圖6所示。

　　圖5 單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)及等效電路圖

　　圖6 單結(jié)晶體管伏安特性圖

　　e為發(fā)射極，b1、 b2分別為第一基極和第二基極。圖4中Q1與C5、R26、R24、R23利用晶體管Q1負(fù)阻特性構(gòu)成震蕩電路。負(fù)阻特性就是當(dāng)晶體管發(fā)射極電流增加時，發(fā)射極電壓VE反而減小。工作狀態(tài)通電時 ,電容C5上的電壓為零，BT35管子截止，+12 V電源通過電阻R26對C5充電，隨時間增長電容C5，上電壓逐漸增大;當(dāng)增大至Ueb1峰點電壓Up后，管子進(jìn)入負(fù)阻區(qū)，輸入端等效電阻迅速減小，此時C5迅速放電，電流Ie隨之減小，當(dāng)Ueb1減小到谷點電壓Uv后，管子截止;電容C5又開始充電。上述過程循環(huán)產(chǎn)生振蕩。電容上電壓的測試波形如圖7所示。

　　圖7 電容C5輸出波形圖

　　圖7所示BT35輸出為周期性鋸齒波，該鋸齒波加至固態(tài)繼電器直流輸入端可控制交流輸出電壓大小。

　　實際應(yīng)用中，可以通過改變電壓比較電路中比較電壓大小控制震蕩電路輸出波形導(dǎo)通角，圖8所示為測試波形示意圖。

　　圖8震蕩電路輸出波形圖

　　通過控制震蕩電路周期T內(nèi)輸出導(dǎo)通角，可以達(dá)到控制電源輸出功率大小的目的，從而改變加熱裝置加熱功率。圖4電壓比較電路中，調(diào)節(jié)電位器W3可改變A2 LM324輸出比較電壓大小。

　　3.4 溫控效果實驗驗證

　　通過調(diào)節(jié)圖4溫度控制模塊比較電壓大小設(shè)定控制溫度分別為260℃、340℃、460℃、580℃、670℃、750℃。測試系統(tǒng)溫度控制精度。測試時間為7天，每隔24小時從系統(tǒng)顯示讀取。將實測溫度值與設(shè)定溫度進(jìn)行比較，從測試結(jié)果看，系統(tǒng)溫度控制精度為±3℃。

　　圖9溫控測試試驗結(jié)果圖

　　4 結(jié)束語

　　該設(shè)計實際應(yīng)用效果良好，溫度控制在750℃下，控制精度可達(dá)±3℃。與單片機(jī)溫控系統(tǒng)相比，該溫控電路最大特點是設(shè)計簡便，調(diào)試過程也易于實現(xiàn)，工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠，實用性強(qiáng)?？蓱?yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及實驗室等需要進(jìn)行溫度控制的場所。