双温度控制电路.pdf

本发明公开了一种双温度控制电路，其包括加热控制单元、下限温度控制单元及上限温度控制单元。加热控制单元的加热器由双向晶闸管及光耦合器控制，一放大电路为光耦合器提供驱动电流，该放大电路另与第三继电器并联，两者共同经常开触点J1-1及常闭触点J2-1接地，第三继电器的常开触点J3-1与常开触点J1-1并联；下限温度控制单元包括第一温度传感器LM35D、电压比较器IC1、电位器RP1及第一继电器，电压比较器IC1通过对接收到的电压对比来控制第一继电器J1工作状态；上限温度控制单元包括第二温度传感器LM35D、电压比较器IC2、电位器RP2及第二继电器，电压比较器IC2通过对接收到的电压对比来控制第二继电器工作状态。其减少加热器的开关频率，提高系统运行的稳定性与寿命，并减少对电网的冲击而优化电磁环境，在温度控制领域具有重要意义。

1.  一种双温度控制电路，其特征在于，其包括：
加热控制单元，其设有加热器及控制加热器开关状态的双向晶闸管，一光耦合器与双向晶闸管相连，用于为双向晶闸管提供触发电流；光耦合器与三极管T1及偏置电阻构成一放大电路，放大电路通过发射极为光耦合器提供驱动电流，该放大电路另与第三继电器并联，两者共同经串联设置的第一继电器的常开触点J1-1及第二继电器的常闭触点J2-1接地，第三继电器的常开触点J3-1与常开触点J1-1并联；
下限温度控制单元，其包括第一温度传感器LM35D，第一温度传感器LM35D的电压信号输出端与一电压比较器IC1的反相输入端相连，而电压比较器IC1的同相输入端由一电位器RP1来提供一基准电压，电压比较器IC1的输出端与一三极管T2基极相连，两者构成一开关电路，电压比较器IC1输出高电位时三极管导通，该开关电路的负载为第一继电器J1；
上限温度控制单元，其包括第二温度传感器LM35D，第二温度传感器LM35D的电压信号输出端与一电压比较器IC2的同相输入端相连，而电压比较器IC2的反相输入端由一电位器RP2来提供一基准电压，电压比较器IC2的输出端与一三极管T3基极相连，两者构成一开关电路，电压比较器IC2输出高电位时三极管导通，该开关电路的负载为第二继电器J2。

双温度控制电路
技术领域
本发明涉及一种控制电路，尤其涉及一种可将温度维持在一预设区间中的双温度控制电路。
背景技术
温度控制是科学实验和生产实践中经常使用的一种控制。常见的一种控制思路是，利用电压比较器，选择适用的温度传感器，以其输出的电压信号作为比较器的一路输入，另一路输入是通过电阻分压而得到一个适用固定电位，当温度发生变化时，传感器的输出电压随之发生变化，电压比较器通过比较两组输入电压的大小而决定的输出为高电位或是低电位，依此来控制加热器的开关状态，达到控制温度的目的。这种温度控制方式虽然可实现趋于恒温的加热要求，但其缺点是加热器频繁开闭，不单降低了系统的寿命和可靠性，还污染电磁环境。
而在大多科学实验和生产实践中，需要实现的目标温度并无严格恒温要求，仅需将温度控制在一个适度的范围内即可，前述的温度控制电路是将温度控制在某一数值上，而无法实现将温度控制在预设区间中的技术要求。如开发设计一种温度控制电路，经过预设后其可将温度控制在一要求的区间内，从而可减少加热器的开关频率，提高系统运行的稳定性与寿命，并可减少对电网的冲击而优化电磁环境，在温度控制领域具有重要意义。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种设计合理，成本低廉，运行稳定，可根据需要将温度控制在一预设区间范围内，从而可减少加热器的开关频率的双温度控制电路。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种双温度控制电路，其包括：
加热控制单元，其设有加热器及控制加热器开关状态的双向晶闸管，一光耦合器与双向晶闸管相连，用于为双向晶闸管提供触发电流；光耦合器与三极管T1及偏置电阻构成一放大电路，放大电路通过发射极为光耦合器提供驱动电流，该放大电路另与第三继电器并联，两者共同经串联设置的第一继电器的常开触点J1-1及第二继电器的 常闭触点J2-1接地，第三继电器的常开触点J3-1与常开触点J1-1并联；
下限温度控制单元，其包括第一温度传感器LM35D，第一温度传感器LM35D的电压信号输出端与一电压比较器IC1的反相输入端相连，而电压比较器IC1的同相输入端由一电位器RP1来提供一基准电压，电压比较器IC1的输出端与一三极管T2基极相连，两者构成一开关电路，电压比较器IC1输出高电位时三极管导通，该开关电路的负载为第一继电器J1；
上限温度控制单元，其包括第二温度传感器LM35D，第二温度传感器LM35D的电压信号输出端与一电压比较器IC2的同相输入端相连，而电压比较器IC2的反相输入端由一电位器RP2来提供一基准电压，电压比较器IC2的输出端与一三极管T3基极相连，两者构成一开关电路，电压比较器IC2输出高电位时三极管导通，该开关电路的负载为第二继电器J2。
在本发明中，由于第一温度传感器LM35D及第二温度传感器LM35D所处位置的温度与输出的电压信号均成线性比例，故在下限温度控制单元可利用RP1设定下限温度t1，而在上限温度控制单元可利用RP2设定上限温度t2，实际应用时，第一温度传感器LM35D与第二温度传感器LM35D置于同一位置。
当该环境中温度＜t1时，电压比较器IC1输出高电位，使得第一继电器J1导通，而电压比较器IC2输出低电位，使得第二继电器J2仍处于失电状态；故在加热控制单元的电路中，常开触点J1-1闭合，常闭触点J2-1闭合，整个电路形成通路，加热器处于工作状态；与此同时，由于第三继电器J3所在电路形成通路，其导通而使得常开触点J3-1闭合。
当温度上升至＞t1但＜t2时，电压比较器IC1输出低电位，使得第一继电器J1变为失电状态，电压比较器IC2输出低电位，使得第二继电器J2仍处于失电状态；故在加热控制单元的电路中，常开触点J1-1断开，常闭触点J2-1闭合，但第三继电器J3处于导通状态，使得常开触点J3-1闭合，加热控制单元的整个电路仍处于通路状态，加热器继续工作。
当温度上升至＞t2时，电压比较器IC2输出高电位，使得第二继电器J2处于导通状态；故在加热控制单元的电路中，常闭触点J2-1断开，加热控制单元的电路处于断路状态，加热器停止工作，温度停止升高，且与此同时，由于第三继电器J3变为失电状态，使得常开触点J3-1断开。
当温度下降至＜t2但＞t1时，电压比较器IC1输出低电位，使得第一继电器J1仍未失电状态，而第三继电器J3仍维持失电状态；故在加热控制单元的电路中，常开触点J1-1断开，常开触点J3-1断开，加热器仍停止工作，温度继续降低。
当温度下降至＜t1时，电压比较器IC1输出高电位，使得第一继电器J1导通，而电压比较器IC2输出低电位，使得第二继电器J2仍处于失电状态；在加热控制单元的电路中，常开触点J1-1闭合，常闭触点J2-1闭合，整个电路形成通路，加热器再次进入工作状态，温度升高，由于第三继电器J3所在电路形成通路，其导通而使得常开触点J3-1闭合。
由此可见，将本电路控制的温度预设在t1-t2的区间后，通过对加热器的控制，使得实际温度往复的由t1升高至t2，然后由t2降低至t1，使温度始终维持在预设区间中。
本发明具有如下有益效果：其可根据预设将温度控制在一区间内，即可满足诸多科学实验和生产实践中对温度条件的要求，又减少加热器的开关频率，提高系统运行的稳定性与寿命，并减少对电网的冲击而优化电磁环境，在温度控制领域具有重要意义。另外，其电路简单，成本低廉，容易实现。
附图说明
图1为加热控制单元的电路图。
图2为下限温度控制单元的电路图。
图3为上限温度控制单元的电路图。
具体实施方式
本发明公开的一种双温度控制电路，其由加热控制单元、下限温度控制单元及上限温度控制单元三部分构成。
如图1所示，所述的加热控制单元设有一加热器，加热器的工作电路上连接有双向晶闸管JZ，双向晶闸管JZ用于控制加热器的开关工作状态；一光耦合器Rcds与双向晶闸管JZ相连，光耦合器Rcds用于为双向晶闸管JZ提供触发电流；所述的光耦合器Rcds与三极管T1及偏置电阻R3、偏置电阻R4构成一放大电路，该放大电路通过发射极为光耦合器Rcds的发光管提供驱动电流，该放大电路另与第三继电器J3并联，两者共同经串联设置的第一继电器J1的常开触点J1-1及第二继电器J2的常闭触点J2-1接地，第三继电器J3的常开触点J3-1与常开触点J1-1并联。在上述电路中，当常闭触点J2-1 闭合，常开触点J3-1与常开触点J1-1至少一个闭合时，加热控制单元即可进入工作状态，即加热器的工作电路形成回路而进入加热状态。
如图2所示，所述的下限温度控制单元包括接入工作电路中的第一温度传感器LM35D，第一温度传感器LM35D的电压信号输出端与一电压比较器IC1的反相输入端相连，而电压比较器IC1的同相输入端与一电位器RP1的活动触点A1相连，电位器RP1连接电源后，其可为电压比较器IC1提供一个基准电压，且该基准电压可调；电压比较器IC1的输出端与一三极管T2基极相连，两者构成一开关电路，而第一继电器J1作为该开关电路的负载连接于三极管T2的集电极与电源之间，电压比较器IC1输出高电位时，三极管T2导通，第一继电器J1导通。
如图3所示，所述的上限温度控制单元包括接入工作电路中的第二温度传感器LM35D，第二温度传感器LM35D的电压信号输出端与一电压比较器IC2的同相输入端相连，而电压比较器IC2的反相输入端与一电位器RP2的活动触点A2相连，电位器RP2连接电源后，其可为电压比较器IC2提供一个基准电压，且该基准电压可调；电压比较器IC2的输出端与一三极管T3基极相连，两者构成一开关电路，而第二继电器J2作为该开关电路的负载连接于三极管T3的集电极与电源之间，电压比较器IC2输出高电位时，三极管T3导通，第二继电器J2导通。
实施例：以利用本电路控制温度在50℃-60℃区间内为例进行说明。
由于第一温度传感器LM35D及第二温度传感器LM35D，为现有的温度传感器产品，其所处位置的温度与输出的电压信号均成线性比例，温度每升高1℃，其输出电压升高10毫伏，在下限温度控制单元中调整电位器RP1，使活动触点A1的对地电压等于500毫伏，在上限温度控制单元中调整电位器RP2，使活动触点A2的对地电压等于600毫伏，将第一温度传感器LM35D及第二温度传感器LM35D置于被加热部分的同一位置，本电路的工作流程为：
1、升温过程。
1.1当温度小于50℃时。
第一温度传感器LM35D输出的电压信号小于电压比较器IC1的同相输入端电压，电压比较器IC1的输出端B1处于高电位，第一继电器J1导通；第二温度传感器LM35D输出的电压信号小于电压比较器IC2的反相输入端电压，电压比较器IC2的输出端B2处于低电位，第二继电器J2处于失电状态；第一继电器J1、第二继电器J2的状态使得加 热控制单元中的常开触点J1-1闭合、常闭触点J2-1仍然闭合，继而使得第三继电器J3导通，常开触点J3-1闭合，三极管T1导通，点亮光电耦合器Rcds的发光管，触发双向晶闸管JZ，使加热器工作，并保持这种状态直到温度小于60℃。
1.2当温度大于50℃，小于60℃时。
当温度等于50℃时，第一温度传感器LM35D输出的电压信号与电压比较器IC1的同相输入端电压相等，电压比较器IC1处于临界状态，只要温度稍大于50℃，其反相输入端电位高于同相输入端电位，电压比较器IC1的输出端B1处呈现低电位，第一继电器J1变为失电状态，虽然会使加热控制单元中的常开触点J1-1变为断开状态，但因和它并联的常开触点J3-1状态不变，第三继电器J3仍然导通，加热器仍然工作，一直延续到温度小于60℃。
1.3当温度大于60℃时。
当温度等于60℃时，第二温度传感器LM35D输出的电压信号与电压比较器IC2的反相输入端电压相等，电压比较器IC2处于临界状态，只要温度稍大于60℃，其同相输入端电位高于反相输入端电位，电压比较器IC2输出端B2处呈现高电位，第二继电器J2导通，使加热控制单元中的常闭触点J2-1处于断开状态，继而第三继电器J3失电，常开触点J3-1呈断开状态，光电耦合器Rcds的发光管熄灭，双向晶闸管JZ被关闭，加热器停止工作。
2、降温过程。
2.1温度大于60℃时。
当温度大于60℃时，第一温度传感器LM35D输出的电压信号大于电压比较器IC1的同相输入端电压，电压比较器IC1的输出端B1处于低电位，第一继电器J1处于失电状态，第二温度传感器LM35D输出的电压信号大于电压比较器IC2的反相输入端电压，电压比较器IC2的输出端B2处于高电位，第二继电器J2处于导通状态；从而使得加热控制单元中的常开触点J1-1、常闭触点J2-1及常不触点J3-1都处于断开状态，三极管T1截止，加热器不工作，降温继续。
2.2温度小于60℃，大于50℃时。
第一温度传感器LM35D输出的电压信号大于电压比较器IC1的同相输入端电压，电压比较器IC1的输出端B1处于低电位，第一继电器J1处于失电状态，第二温度传感器LM35D输出的电压信号小于电压比较器IC2的反相输入端电压，电压比较器IC2的输出 端B2处于低电位，第二继电器J2处于失电状态；从而使得加热控制单元中的常开触点J1-1与常开触点J3-1处于断开状态，常闭触点J2-1闭合，三极管T1截止，加热器不工作，降温继续。
2.3温度小于50℃时。
第一温度传感器LM35D输出的电压信号小于电压比较器IC1的同相输入端电压，电压比较器IC1的输出端B1处于高电位，第一继电器J1导通；第二温度传感器LM35D输出的电压信号小于电压比较器IC2的反相输入端电压，电压比较器IC2的输出端B2处于低电位，第二继电器J2处于失电状态；第一继电器J1、第二继电器J2的状态使得加热控制单元中的常开触点J1-1闭合、常闭触点J2-1仍然闭合，继而使得第三继电器J3导通，常开触点J3-1闭合，三极管T1导通，点亮光电耦合器Rcds的发光管，触发双向晶闸管JZ，使加热器再次进入工作状态。
如上所示，本电路通过对加热器的控制，使得实际温度往复的由50℃升高至60℃，然后由60℃降低至50℃，使温度始终维持在预设的50℃-60℃区间中。