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可调上下限的温度控制电路

[日期:2015-01-10] 来源:  作者:方佩敏 [字体: ]

 

  在工业生产过程中往往要使温度控制在一定范围内。
  
  若设其上限温度为TH、下限温度为TL,则温度控制在TH与TL之间,如图1所示。若温度超过TH,则需要冷却降温;若温度低于TL,测需加热升温。
  
  本文介绍采用新型温度开关(TTS-202)组成的上下限温控电路。它的特点是电路简单可靠;上下限温度何任意设定(上限温度最大值为100℃,下限温度最小值为10℃);阈值温度重复精度高,其典型值为±0.5℃。
  
  TTS-202简介
  
  TTS-202是一种可连续调整控制温度(阈值温度)的温度开关,也是一种特殊的单向可控硅。与一般单向可控硅不同的是,它无需触发电流而导通,而受温度控制:当温度低于阈值温度时,温度开关关断;达到或超过阚值温度时,温度开关导通。与一般单向可控硅相同的是,一旦导通后,即使温度降到阈值温度以下,它也不断开,只有导通电流降到维持电流以下时才关断。
  
  TTS-202为T0一92封装,其管脚排列及典型应用电路如图2所示。图中RGA是调整阈值温度的电阻,若采用电位器则其阚值温度连续可调;CGA为防止干扰而设的电容,RL为负载电阻。当温度低于阈值温度时,邢-202截止,Va输出低电平;当温度达到或超过阈值温度时,TTS_202导通,Vo输出高电平。
  
  TTS-202阈值温度范围10~100℃,可用RGA为470kΩ电位器来调整,电阻值越大,阈值温度越低。由于TTS_202在生产中有一定的离散性,在同样的RGA下,其阕值温度有一定的差别,所以在应用时要适当地调整。
  
  电路工作原理
  
  上下限温控电路如图3所示。它由1/24011(A和B)及阻容组成的多谐振荡器、两个TTS_202组成的上限、下限阈值温度控制器及另一半4011(C和D)及V等组成的输出电路部分构成。
  
  采用1/24011的A及B组成的振荡器输出方波作为两个TTS_202的电源,其目的是使温度开关在降到阈值温度后可关断。
  
  SA温度开关为上限温度开关、SB为下限温度开关,分别由RP1、RP2来设定(调整)其阈值温度。Ⅰ、Ⅱ为两输出端,输出高电平或低电平来控制加热或冷却装置。
  
  设TH为上限温度、TL为下限温度,Ta为实测温度,则在不同温度时,SA、SB的输出及Ⅰ、Ⅱ的输出电平状态如下表所示。
  
  Ⅰ及Ⅱ的输出可与工作电压为5v的单片机I/O口直接接口,由单片机输出来控制加热或冷却装置。
  
  Ⅰ及Ⅱ的输出也可以经继电器或光电耦合器来控制加热器或制冷器,如图4及图5所示。在图4中,当I输出为高电平时,高电平(约5V)向电容c充电,当达到一定电压时,三极管V导通,继电器吸合,其触头可控制制冷器或冷水冷却电磁阀门等。在电路中电容C的目的是防止温度在阈值附近变化时,使继电器产生频繁的通断。
  
  图4的电路接Ⅱ的输出时,当Ⅱ输出高电平时,继电器吸合,利用其常开触头来控制蒸气加热电磁阀门或接通接触器,由市电通过加热器来加热。
  
  在图5中,当I输出高电平时,V导通,光电耦合器MOC3020中的LED亮,使内部光控可控硅触发导通,相继外接双向可控硅BCR导通,负载R;得电。图中R为限流电阻,其阻值与VCC有关,可用下式估算:
  
  R(kΩ)=(Vcc-1.2V)/10mA若接Ⅱ输出时,必要时图5中的10kΩ电阻可根据V的放大倍数作适当的调整。

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  调整方法
  
  在实际使用中,SA、SB两只TTS-202应做成温度探头,即用适当长度的软导线焊接TTS-202的A、K、G极,并将焊接部分相互绝缘,外面用环氧树脂固封,防止在液体中电极之间因绝缘不良而造成故障。三根软导线外用屏蔽套套起来并接地则更好。
  
  将SA、SB做成的探头放在被控制的容器中,并在探头旁放一支精度为0.1℃的温度计来检测温度。当温度达到TL时,调SB的RP2,使SB输出由低电平刚变成高电平;当温度达到TH时,调SA的RPI,使SA输出由低电平刚变成高电平。这样反复调整两次即可。

温度控制电路


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