專利名稱：恒溫智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種恒溫智能控制器，更具體地說，涉及一種用于生活用品和工業(yè)控制目的的對電加熱設(shè)備的溫度進(jìn)行自動控制的裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，溫度調(diào)節(jié)設(shè)備通常有兩類，即通斷控制型和通斷時(shí)間占空比控制型，通斷型控制器適用于對溫度控制要求不高、耗熱功率變化的設(shè)備，廣泛用于熱水器、注塑機(jī)等設(shè)備上；時(shí)間占空比控制型適用于對控制精度高但耗熱功率基本上不變的設(shè)備，廣泛用于恒溫箱、烘箱、恒溫烙鐵等設(shè)備。以切模燙金機(jī)為例，大部分用的是通斷控制型的溫控器，電熱絲盤繞在一個(gè)有繞槽的金屬塊板內(nèi)，探溫頭(溫度傳感器)安裝在該金屬板(載熱體)的探溫孔內(nèi)，由于電熱件無論是在通電或停電后，反應(yīng)在載熱體的測溫點(diǎn)的溫度都滯后于電發(fā)熱件電源的通斷狀態(tài)，而且載熱體這個(gè)金屬件的實(shí)體做的愈大，它的各處的溫度就愈比較平衡但不能無限大，加上它也有傳熱過程，所以載熱體的溫度的上升或下降都要滯后于電熱件的工作狀態(tài)，也就是人們所說的慣性。具體的說在加熱過程中，溫控器檢測到測溫點(diǎn)的溫度等于或大于設(shè)定溫度時(shí)，溫控器就切斷電源，由于上所述的慣性的存在，載熱體的溫度還要上升，上升的幅度與載熱體的實(shí)體體積有關(guān)，這個(gè)實(shí)體體積越大，反映滯后的現(xiàn)象就愈嚴(yán)重。由于機(jī)器工作時(shí)要耗熱和載熱體本身的散熱，它的溫度又由高向低變化過程中，相應(yīng)的降溫過程也存在慣性問題。當(dāng)檢測到測溫點(diǎn)的溫度低于設(shè)定溫度值時(shí)溫控器又重新打開開關(guān)通電，這向上的慣性加上向下的慣性導(dǎo)致載熱體的溫度上下的振蕩幅度超過七八度甚至上十度之多，給電熱加工的設(shè)備的操作帶來諸多不便，也使產(chǎn)品加工質(zhì)量受到影響，無功損耗也大。再以恒溫電烙鐵為例，通常情況下這設(shè)備上溫控器采用的是通斷時(shí)間占空比控制模式，設(shè)計(jì)者把它看做是耗熱功率是恒定不變的。它的通電模式是按照經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)成固定的幾個(gè)擋位工作模式，即通電與斷電的時(shí)間段比例不同的模式工作，假如把調(diào)溫度旋鈕調(diào)到一個(gè)檔位上，那么該溫控器的工作模式就固定了，當(dāng)工作人員在使用烙鐵一段時(shí)間后停下來的一段時(shí)間內(nèi)，由于耗熱功率減少，將導(dǎo)致電烙鐵在一定的溫度范圍內(nèi)溫度升高，有可能是超過焊接溫度要求的上限(尤其在夏天的工環(huán)境下，由于散熱的快慢跟環(huán)境溫度有關(guān))，這時(shí)再重新拿烙鐵進(jìn)行焊接電子器件的話，就有可能將其燙壞，尤其是一些貼片元件或?qū)囟让舾械钠骷?。所以在手工焊接電子器件的行業(yè)里這一種所謂的恒溫烙鐵在功能方面有一些與“恒溫”確有很大的差異，尤其是對溫度特別敏感的器件尤其如此，如醫(yī)療儀器中的血氧就是如此。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種既能提高溫度控制精度，又能適應(yīng)電熱加工設(shè)備耗熱功率變化要求的恒溫智能控制器，使電熱設(shè)備的載熱體在10-400℃的溫度范圍內(nèi)任意預(yù)值，并顯示預(yù)值溫度和測溫點(diǎn)的溫度數(shù)。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了如下的技術(shù)方案設(shè)計(jì)一種恒溫智能控制器，包括恒溫控制器本體(1)，溫度傳感器(2)位于載熱體(3)內(nèi)，具有包括溫度傳感器(2)在內(nèi)的橋式信號變送電路、模擬信號輸入放大電路、二階濾波電路、信號保持電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、復(fù)位電路、振蕩信號產(chǎn)生電路、微處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器、顯示電路、按鍵信號輸入電路和D/A轉(zhuǎn)換電路，該控制器的模擬信號輸出放大后疊加在觸發(fā)脈沖信號產(chǎn)生線路中，經(jīng)過光電隔離后將其觸發(fā)脈沖信號放大驅(qū)動可控硅，模擬信號輸出放大電路由運(yùn)放IC6和IC7、三極管T1、電阻R12和R14構(gòu)成，D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸入端與微處理器CPU直接相連，運(yùn)放IC6的正負(fù)極性輸入端與D/A轉(zhuǎn)換器IC5直接相連且其正極性輸入端與地相連，運(yùn)放IC6的輸出端與運(yùn)放IC7的正極性輸入端相連，運(yùn)放IC7負(fù)極性輸入端和輸出端相連后再和電阻R12、D/A轉(zhuǎn)換器IC5的Rfb腳連接，電阻R12的另一端與三極管T1的基極相連，三極管T1的集電極和觸發(fā)信號產(chǎn)生電路的電容C10與電阻R13的聯(lián)接點(diǎn)相連，觸發(fā)信號產(chǎn)生電路由電阻R13、電容C10和單結(jié)管Q1構(gòu)成，電阻R13與電容C10的聯(lián)接點(diǎn)和三極管T1的集電極以及單結(jié)管Q1觸發(fā)極連接，電阻R13的另一端、單結(jié)管Q1的一個(gè)基極與經(jīng)過整流的脈動電源1的+V連接，單結(jié)管Q1的另一個(gè)基極與光耦內(nèi)部發(fā)光二極管的正極輸入端相連，光電隔離及驅(qū)動電路由光耦、電阻R15、三極管T2、二極管D1構(gòu)成，光耦內(nèi)發(fā)光二極管的正極與單結(jié)管Q1的一個(gè)基極連接，其負(fù)極與單片機(jī)系統(tǒng)電源接地線相連，光耦內(nèi)的光敏接收管的集電極串接電阻R15后與脈動電源2的+V端相連，光耦內(nèi)的光敏管的發(fā)射極與三極管T2的基極相連，三極管T2的集電極與脈動電源2的+V端相連，三極管T2的發(fā)射極與二極管D1的正極相連，二極管D1的負(fù)極接可控硅的控制極G，可控硅的陰極與脈動電源2的地線相連。
本實(shí)用新型的工作原理根據(jù)觸發(fā)脈沖產(chǎn)生部分電路中的R點(diǎn)電壓的改變就能改變單結(jié)管Q1的導(dǎo)通門限電壓(相對于脈動電源電壓而言)到來的時(shí)間，導(dǎo)通電信號經(jīng)過光電隔離器耦合后經(jīng)三極管T2放大后驅(qū)動可控硅，即改變了可控硅的導(dǎo)通電角度，也就是改變了對電熱元件的供電功率；根據(jù)前述的改變R點(diǎn)的電壓就能改變電熱元件的用電功率，由于三極管T1基極電壓來運(yùn)放IC7的輸出端，運(yùn)放IC7輸出電壓受微處理器CPU輸出數(shù)字量的控制，使得微處理器CPU改變輸出數(shù)字量的大小，也就改變了D/A轉(zhuǎn)換器的模擬量輸出，這個(gè)模擬量經(jīng)過運(yùn)放IC6、IC7的放大，而在運(yùn)放IC7的輸出端得到了與微處理器CPU輸出相對應(yīng)的模擬量，此模擬量經(jīng)過三極管T1放大由集電極對脈沖信號產(chǎn)生部分的R點(diǎn)產(chǎn)生影響，運(yùn)放IC7輸出的電壓越高，經(jīng)過三極管TI放大后在電阻R14上獲得的電壓降越大，而相應(yīng)的R點(diǎn)的電壓就越低，單結(jié)管Q1觸發(fā)極獲得的觸發(fā)電壓(即門限電壓)也就是觸發(fā)的時(shí)間(相對于脈動電源的相位而言)到來的越遲，此觸發(fā)信號經(jīng)過隔離，再經(jīng)過三極管T2放大后串接一個(gè)二極管驅(qū)動可控硅(雙向或單向均可)，單結(jié)管Q1產(chǎn)生的觸發(fā)信號到來的越遲，則在可控硅串接的負(fù)載RL上獲得的電功率越小，反之越大。
如何才能實(shí)現(xiàn)自動控制的目的呢？本實(shí)用性控制器是這樣設(shè)計(jì)的，測溫點(diǎn)的溫度變化引起A、B兩點(diǎn)的電壓變化，經(jīng)過模擬信號放大和濾波，在經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，微處理器CPU對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，再通過原始標(biāo)準(zhǔn)(此標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲器中)校正，將結(jié)果與用戶設(shè)定的溫度值(此設(shè)定值也存儲在數(shù)據(jù)存儲器中)進(jìn)行比較，如果當(dāng)前測溫點(diǎn)的溫度不等于(低于或高于允許的偏差范圍)設(shè)定值，微處理器CPU將按照一定規(guī)律輸出數(shù)字量，這數(shù)字量經(jīng)過運(yùn)放IC5進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過運(yùn)放IC6和IC7的放大處理，(將該模擬信號送到三極管T1)改變R點(diǎn)的電壓即改變單結(jié)管Q1的導(dǎo)通滯后時(shí)間，觸發(fā)導(dǎo)通的電信號經(jīng)過光電隔離器，三極管T2將接收到的驅(qū)動信號放大驅(qū)動可控硅。可控硅的導(dǎo)通電角度隨著微處理器CPU輸出數(shù)字量的改變而改變，也就是改變了對電熱件的供電功率。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下明顯的優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)簡單、既能提高溫度控制精度，又能適應(yīng)電熱加工設(shè)備耗熱功率變化要求；2、可廣泛用于恆溫箱、烘箱和恒溫烙鐵等設(shè)備；3、由于光電隔離器將單片機(jī)系統(tǒng)的供電與強(qiáng)電的回路分開，保證了線路的正常工作，也給工作人員和維修人員的安全提供了保障。


以下是本實(shí)用新型的附圖說明圖1是本實(shí)用新型的電路原理框圖；圖2是本實(shí)用新型的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2中，1是恒溫控制器本體，2是溫度傳感器，3是熱載體。
具體實(shí)施方式
以下通過具體的實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行更加詳細(xì)的描述參照圖1，控制器由以下幾部分組成直流電源、信號變送電路、輸入信號放大及整形、A/D轉(zhuǎn)換、微處理器(包括晶振、電容產(chǎn)生頻率部分、復(fù)位部分)、D/A轉(zhuǎn)換、信號放大、觸發(fā)信號產(chǎn)生、光電隔離及驅(qū)動(驅(qū)動對象為可控硅)、按鍵(或按鈕或編碼開關(guān))、顯示(含顯示驅(qū)動接口)、脈動電流電源、電熱元件等組成。信號變送電路的元件包括溫度傳感器和電阻R1、R2、R3、R4，各電阻呈電橋式聯(lián)接，其中電阻R1、R3、R4各作為一個(gè)橋臂，傳感器和電阻R2組成一個(gè)橋臂，正電源接在傳感器和電阻R1連接點(diǎn)，電源地接在電阻R3、R4的聯(lián)接點(diǎn)，電阻R1、R4聯(lián)接點(diǎn)B以及電阻R3、R2聯(lián)接點(diǎn)A為信號輸出；輸入信號放大及整形部分元件包括電容C1、C2、電阻R5、R6、R7、電容C3、運(yùn)放IC1、電阻R8、R9、電容C5、C4、運(yùn)放IC2、電阻R10和電容C6，信號變送電路的B點(diǎn)與電容C1的正極和電阻R5聯(lián)接，電阻R5的另一端聯(lián)接運(yùn)放IC1的正極性輸入端，信號變送電路的A點(diǎn)與電容C2的正極、電阻R6、電容C3、電容R7聯(lián)接，電阻R6的另一端接運(yùn)放IC1的負(fù)極性輸入端，電阻R7和電容C3并聯(lián)，電容C3和電阻R7的另一端接在運(yùn)放IC1的輸出端并與電阻R8聯(lián)接，電容C1、C2的負(fù)極接地，電阻R8、R9串聯(lián)后連接運(yùn)放IC2的正極性輸入端，電容C3的一端連接在R8與R9聯(lián)接點(diǎn)上，另一端接在運(yùn)放IC2的輸出端，電容C4一端接在電阻R9與運(yùn)放IC2正極性輸入端的聯(lián)接點(diǎn)上，另一端接地，運(yùn)放IC2的負(fù)輸入端與輸出端聯(lián)接，該輸出端串接電阻R10連接到A/D轉(zhuǎn)換器和運(yùn)放IC3的模擬信號輸入端，電容C6一端連接在電阻R10與A/D轉(zhuǎn)換器的聯(lián)接點(diǎn)上，另一端接地，A/D轉(zhuǎn)換器輸出端直接和微處理器CPU相連，數(shù)據(jù)存儲器直接和微處理器CPU相連，D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸入端直接和微處理器CPU相連，顯示器件、按鍵或編碼信號直接和微處理器CPU聯(lián)接。
模擬信號輸出放大后疊加在觸發(fā)脈沖信號產(chǎn)生線路中，經(jīng)過光電隔離后將其觸發(fā)脈沖信號放大驅(qū)動可控硅，模擬信號輸出放大電路由運(yùn)放IC6和IC7、三極管T1、電阻R12和R14構(gòu)成，D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸入端與微處理器CPU直接相連，運(yùn)放IC6的正負(fù)極性輸入端與D/A轉(zhuǎn)換器IC5直接相連且其正極性輸入端與地相連，運(yùn)放IC6的輸出端與運(yùn)放IC7的正極性輸入端相連，運(yùn)放IC7負(fù)極性輸入端和輸出端相連后再和電阻R12、D/A轉(zhuǎn)換器IC5的Rfb腳連接，電阻R12的另一端與三極管T1的基極相連，三極管T1的集電極和觸發(fā)信號產(chǎn)生電路的電容C10與電阻R13的聯(lián)接點(diǎn)相連，三極管T1的發(fā)射極串接電阻R14后接地；觸發(fā)信號產(chǎn)生電路由電阻R13、電容C10和單結(jié)管Q1構(gòu)成，電阻R13與電容C10的聯(lián)接點(diǎn)和三極管T1的集電極以及單結(jié)管Q1觸發(fā)極連接，電容C10的另一端接地，該部分的地和微處理器CPU所用的電源地相連，電阻R13的另一端、單結(jié)管Q1的一個(gè)基極與經(jīng)過整流的脈動電源1的+V連接，單結(jié)管Q1的另一個(gè)基極與光耦內(nèi)部發(fā)光二極管的正極輸入端相連，光電隔離及驅(qū)動電路由光耦、電阻R15、三極管T2、二極管D1構(gòu)成，光耦內(nèi)發(fā)光二極管的正極與單結(jié)管Q1的一個(gè)基極連接，其負(fù)極與單片機(jī)系統(tǒng)電源接地線相連，光耦內(nèi)的光敏接收管的集電極串接電阻R15后與脈動電源2的+V端相連，光耦內(nèi)的光敏管的發(fā)射極與三極管T2的基極相連，三極管T2的集電極與脈動電源2的+V端相連，三極管T2的發(fā)射極與二極管D1的正極相連，二極管D1的負(fù)極接可控硅的控制極G，可控硅的陰極與脈動電源2的地線相連。
參照圖2，恒溫控制器本體(1)通過溫度傳感器(2)與電源相連，溫度傳感器(2)位于載熱體(3)內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種恒溫智能控制器，包括恒溫控制器本體(1)，溫度傳感器(2)位于載熱體(3)內(nèi)，具有包括溫度傳感器(2)在內(nèi)的橋式信號變送電路、模擬信號輸入放大電路、二階濾波電路、信號保持電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、復(fù)位電路、振蕩信號產(chǎn)生電路、微處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器、顯示電路、按鍵信號輸入電路和D/A轉(zhuǎn)換電路，其特征在于模擬信號輸出放大后疊加在觸發(fā)脈沖信號產(chǎn)生線路中，經(jīng)過光電隔離后將其觸發(fā)脈沖信號放大驅(qū)動可控硅，模擬信號輸出放大電路由運(yùn)放IC6和IC7、三極管T1、電阻R12和R14構(gòu)成，D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸入端與微處理器CPU直接相連，運(yùn)放IC6的正負(fù)極性輸入端與D/A轉(zhuǎn)換器IC5直接相連且其正極性輸入端與地相連，運(yùn)放IC6的輸出端與運(yùn)放IC7的正極性輸入端相連，運(yùn)放IC7負(fù)極性輸入端和輸出端相連后再和電阻R12、D/A轉(zhuǎn)換器IC5的Rfb腳連接，電阻R12的另一端與三極管T1的基極相連，三極管T1的集電極和觸發(fā)信號產(chǎn)生電路的電容C10與電阻R13的聯(lián)接點(diǎn)相連，觸發(fā)信號產(chǎn)生電路由電阻R13、電容C10和單結(jié)管Q1構(gòu)成，電阻R13與電容C10的聯(lián)接點(diǎn)和三極管T1的集電極以及單結(jié)管Q1觸發(fā)極連接，電阻R13的另一端、單結(jié)管Q1的一個(gè)基極與經(jīng)過整流的脈動電源1的+V連接，單結(jié)管Q1的另一個(gè)基極與光耦內(nèi)部發(fā)光二極管的正極輸入端相連，光電隔離及驅(qū)動電路由光耦、電阻R15、三極管T2、二極管D1構(gòu)成，光耦內(nèi)發(fā)光二極管的正極與單結(jié)管Q1的一個(gè)基極連接，其負(fù)極與單片機(jī)系統(tǒng)電源接地線相連，光耦內(nèi)的光敏接收管的集電極串接電阻R15后與脈動電源2的+V端相連，光耦內(nèi)的光敏管的發(fā)射極與三極管T2的基極相連，三極管T2的集電極與脈動電源2的+V端相連，三極管T2的發(fā)射極與二極管D1的正極相連，二極管D1的負(fù)極接可控硅的控制極G，可控硅的陰極與脈動電源2的地線相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種恒溫智能控制器，模擬信號輸出放大后疊加在觸發(fā)脈沖信號產(chǎn)生線路中，經(jīng)過光電隔離后將其觸發(fā)信號放大驅(qū)動可控硅，電路由橋式信號變送電路、模擬信號輸入放大電路、二階濾波電路、信號保持電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、復(fù)位電路、振蕩信號產(chǎn)生電路、微處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器、顯示電路、按鍵信號輸入電路和D/A轉(zhuǎn)換電路、模擬信號輸出放大電路、觸發(fā)信號電路、光電隔離及驅(qū)動電路和兩個(gè)彼此獨(dú)立的脈動電源電路組成，解決了適應(yīng)電熱加工設(shè)備耗熱功率變化要求等問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、既能提高溫度控制精度，又能適應(yīng)電熱加工設(shè)備耗熱功率變化要求等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于恆溫箱、烘箱、吸塑機(jī)、注塑機(jī)和恒溫烙鐵等設(shè)備。
文檔編號H05B1/00GK2690931SQ200420043918
公開日2005年4月6日 申請日期2004年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者常繼軍 申請人:常繼軍