可編程溫度控制器

本文所述的可編程溫度控制器工作是基于“開—關(guān)”技術(shù)。根據(jù)所提供參考溫度，該溫度控制器可以設(shè)置任意3位數(shù)參考溫度和控制熱處理槽的溫度。從圖1可見，電加熱器加熱槽中的液體，由數(shù)字比較器控制繼電器R的觸點(diǎn)R1開或關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)的溫度傳感器（如包含在惠斯登橋中的熱敏電阻，圖中未標(biāo)出）感測(cè)液體溫度并產(chǎn)生溫度測(cè)量范圍所希望的0_10V模擬輸出。來自傳感器的模擬電壓，通過12位ADC變成數(shù)字量并用來尋址4K*12 EPROM。EPROM具有對(duì)應(yīng)于12位二進(jìn)制到3半字節(jié)BCD變換的查表。從EPROM讀出的3BCD半字節(jié)驅(qū)動(dòng)BCD-7段譯碼器，以便在7段LED上生成對(duì)應(yīng)于BCD的所感測(cè)溫度的10進(jìn)制數(shù)顯示。
用12鍵的鍵盤手動(dòng)設(shè)置參考溫度。來自鍵盤的數(shù)據(jù)送到3個(gè)鎖存器并經(jīng)譯碼器譯碼，在另一組3個(gè)LED上顯示參考溫度。因此，可以同時(shí)看到參考溫度和當(dāng)前液體的溫度。
由于EPROM總是使能的，所以ADC尋址的當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)是有效的。
因此，有對(duì)應(yīng)于當(dāng)前溫度的12位3個(gè)BCD字。為了在開—關(guān)電平產(chǎn)生遲滯，在當(dāng)前溫度和參考溫度的最低有效位置增加一個(gè)附加位。增加“0”做為當(dāng)前溫度的額外位，來自比較器的位“L”用做參考數(shù)據(jù)的最低有效位。
當(dāng)前溫度和參考溫度的兩個(gè)數(shù)字字在13位數(shù)字比較器中進(jìn)行比較。當(dāng)前溫度低于參考溫度時(shí)，L輸出將為“1”（高態(tài)），反之，L將為“O”。L位是硬連線做為參考數(shù)據(jù)字的最低有效位。在比較時(shí)，若L為“1”，則繼電器電路得到“1”，使繼電器R的R1觸點(diǎn)閉合，接通電加熱器的電源。L“1”也做為參考溫度的最低有效位，以保持比較器電平稍微小于設(shè)置的參考溫度（Tr+Dt，Tr為參考設(shè)置，Dt是對(duì)應(yīng)于最低有效位的大?。?。繼電器應(yīng)保持閉合狀態(tài)直到當(dāng)前溫度達(dá)到高于參考電平（此后L將變成“0”）為止。L變?yōu)?，將使參考電平稍微小于所比較的早先的電平（Tr-Dt），而繼電器關(guān)閉加熱器，使溫度下降。當(dāng)前溫度必須降到低于電平（Tr-Dt）使L重新為“1”，使加熱器接通。因此，這種配置保持遲滯，可避免開關(guān)轉(zhuǎn)換的振蕩。表1給出典型的開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)序，典型溫度設(shè)置參考為000010000011。
表1 典型的開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)序
當(dāng)前數(shù)據(jù)字12位數(shù)據(jù)加1個(gè)0位
參考數(shù)據(jù)字12位數(shù)據(jù)加1個(gè)L位
溫度狀態(tài)
比較  溫度
0000100000100
0000100000111
低    升高
0000100000110
0000100000111
低    升高
0000100001000
0000100000110
高    降低
0000100000110
0000100000110
高    降低
0000100000100
0000100000111
低    升高
0000100000110
0000100000111
低    升高
鍵盤電路示于圖2。鍵盤包括12個(gè)去抖動(dòng)鍵。按下10個(gè)數(shù)字鍵的任一個(gè)鍵將從標(biāo)準(zhǔn)譯碼器產(chǎn)生相應(yīng)碼（DCBA）。除10個(gè)數(shù)字鍵盤外，另外兩個(gè)鍵用于支持3位數(shù)參考溫度的設(shè)置。
2位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（由B和A表示的兩個(gè)JK觸發(fā)器）用于提供選擇碼S1 S0，選擇碼用于鎖存器選擇當(dāng)前BCD。Bn鍵用于輸入過程的開始，設(shè)置單穩(wěn)在適當(dāng)周期（30秒）未完成輸入過程。MSMV為三態(tài)控制器置位使能信號(hào)，此后編碼器輸出DCBA，而選擇碼S1S0對(duì)顯示系統(tǒng)鎖存器是有效的。這也置位計(jì)數(shù)器進(jìn)入計(jì)數(shù)模式。此后，若按任一鍵（如“5”），則編碼器輸出DCBA將是0101，S1S0將是01。參照?qǐng)D1，該BCD將到鎖存器和顯示的最低數(shù)位。接著按鍵將輸入到第2個(gè)鎖存器，下一次按鍵鎖存到最高數(shù)位。用這種方法完成參考數(shù)據(jù)的輸入。
每個(gè)鍵都需要去抖動(dòng)，標(biāo)準(zhǔn)去抖動(dòng)電路示于圖3。在控制器正在工作時(shí)，若需要改變參考溫度，操作鍵盤內(nèi)容如同設(shè)置新的參考溫度。
兩個(gè)DAC和一個(gè)模擬比較器可替代13位數(shù)字比較器。
圖1  溫度控制器電路圖
圖2  鍵盤電路
圖3  鍵去抖動(dòng)電路