專利名稱：帶保安開關(guān)可數(shù)顯的溫度自控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溫度控制裝置，尤其是一種帶高精度保安開關(guān)，可以數(shù)顯電壓、電流和溫度的溫度自控儀。
背景技術(shù)：
已有的溫度自動(dòng)控制儀一般采用保險(xiǎn)絲作為電路的保護(hù)器件，但不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的安全保護(hù)。CN2529285Y號(hào)專利公開一種可數(shù)顯電壓、電流和溫度的溫度自控儀，設(shè)有探溫探頭、溫控橋路、無觸點(diǎn)開關(guān)電路以及電壓取樣電路、電流探頭、測溫探頭、放大電路、轉(zhuǎn)換開關(guān)、數(shù)字顯示電路和電源。探溫探頭的輸出端與電源輸出端接溫控橋路，其輸出端接無觸點(diǎn)開關(guān)，無觸點(diǎn)開關(guān)的輸出端外接被測負(fù)載。電壓取樣電路外接供電電源，其輸出經(jīng)放大電路接轉(zhuǎn)換開關(guān)，電流探頭與測溫探頭的輸出端接轉(zhuǎn)換開關(guān)，轉(zhuǎn)換開關(guān)接數(shù)字顯示電路。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種帶高精度保安開關(guān)，可數(shù)顯電壓、電流和溫度的溫度自控儀。
本實(shí)用新型設(shè)有電壓與電流測量電路、溫度自控電路、數(shù)字顯示電路、保安開關(guān)電路和電源。所說的保安開關(guān)電路設(shè)有保安電流取樣電路、基準(zhǔn)電流電路、比較電路、輸出保持電路和電源輸出插座，保安電流取樣電路和基準(zhǔn)電流電路的輸出端分別接比較電路的輸入端，比較電路的輸出端接輸出保持電路的輸入端，輸出保持電路的輸出端接電源輸出插座。
所說的輸出保持電路可采用光耦開關(guān)與可控硅控制電路，或光耦開關(guān)與繼電器控制電路。
所說的電壓與電流測量電路可由電壓取樣探頭、電流取樣探頭、電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)、放大電路和電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)組成，電壓取樣探頭與電流取樣探頭的輸出端接電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入端，電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出端接放大電路的輸入端，放大電路的輸出端接電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入端，電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出端接數(shù)字顯示電路的輸入端。所說的溫度自控電路可由溫度取樣探頭、放大電路、溫度設(shè)定電路、溫度比較電路、溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換電路組成，溫度取樣探頭的輸出端接放大電路的輸入端，放大電路的輸出端和溫度設(shè)定電路的輸出端接溫度比較電路的輸入端和溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入端，溫度比較電路的輸出端接保安開關(guān)電路的電源輸出插座，溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出端接電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入端。
所說的電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)、電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)和溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換開關(guān)三者可采用多刀多擲開關(guān)共用，例如四刀三擲開關(guān)。
電壓、電流取樣信號(hào)經(jīng)過電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換后由放大電路放大，再經(jīng)過電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)并由數(shù)字顯示電路顯示。溫度取樣探頭的輸出經(jīng)放大電路后，通過溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換開關(guān)再經(jīng)電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)并由數(shù)字顯示電路顯示其溫度值。設(shè)定的溫度經(jīng)溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換開關(guān)后由電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)送至數(shù)字顯示電路顯示其預(yù)期要達(dá)到的溫度值。另外，放大電路與溫度設(shè)定電路的輸出進(jìn)行比較后提供給保安開關(guān)電路的電源輸出插座輸出。
保安電流取樣信號(hào)經(jīng)放大并與基準(zhǔn)電流比較后，當(dāng)比較電流大于設(shè)定的基準(zhǔn)電流時(shí)，由輸出保持電路對(duì)電源輸出插座進(jìn)行斷路控制，即電源輸出插座的供電被切斷。當(dāng)比較電流不大于設(shè)定的基準(zhǔn)電流時(shí)，由輸出保持電路給電源輸出插座輸出安全電源。
由于本實(shí)用新型采用精密的保安開關(guān)電路，為電器設(shè)備提供更加安全可靠的電源。另外，由于可采用電容做交流電壓的轉(zhuǎn)換器件，達(dá)到節(jié)能的目的。又由于儀器采用溫度探頭經(jīng)過取樣放大，與溫度設(shè)定值分別都可以在數(shù)字顯示屏上顯示，更為直觀。本實(shí)用新型尤其適用于電熱毯、電冰箱等需要對(duì)溫度進(jìn)行自動(dòng)控制的電器設(shè)備。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的電路組成框圖。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，本實(shí)用新型設(shè)有電壓與電流測量電路、溫度自控電路、數(shù)字顯示電路、保安開關(guān)電路和電源。電壓電流測量電路由電壓取樣探頭11、電流取樣探頭12、電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)13、放大電路14、電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)15組成，電壓取樣探頭11與電流取樣探頭12的輸出端接電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)13的輸入端，電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)13的輸出端接放大電路14的輸入端，放大電路14的輸出端接電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)15的輸入端，電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)15的輸出端接數(shù)字顯示電路16的輸入端。溫度自控電路可由溫度取樣探頭21、放大電路22、溫度設(shè)定電路23、溫度比較電路24、溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換開關(guān)25組成，溫度取樣探頭21的輸出端接放大電路22的輸入端，放大電路22和溫度設(shè)定電路23的輸出端分別接溫度比較電路24的輸入端，溫度比較電路24的輸出端接保安開關(guān)電路的電源輸出插座4。溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換開關(guān)25的輸出端接電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)15的輸入端。
所說的保安開關(guān)電路設(shè)有保安電流取樣電路31、基準(zhǔn)電流電路32、保安比較電路33、輸出保持電路34和電源輸出插座4，保安電流取樣電路31的輸出端和基準(zhǔn)電流電路32的輸出端分別接保安比較電路33的輸入端，保安比較電路33的輸出端接輸出保持電路的輸入端，輸出保持電路的輸出端接電源輸出插座4。
電壓、電流的取樣信號(hào)經(jīng)過放大與電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)，最后由數(shù)字顯示電路顯示出相應(yīng)的電壓和電流值。設(shè)定的溫度經(jīng)溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換開關(guān)和電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)提供數(shù)字顯示信號(hào)，并提供其電位與溫度探頭放大后的電位經(jīng)比較器進(jìn)行比較，其判別后的信號(hào)提供給保安開關(guān)電路的電源輸出插座。當(dāng)保安開關(guān)電流取樣經(jīng)放大后與設(shè)定的基準(zhǔn)電流輸入到比較電路，當(dāng)取樣電流值大于設(shè)定值時(shí)，電源輸出插座的供電被切斷，并通過輸出保持電路進(jìn)行恢復(fù)，為電器設(shè)備提供安全電源。
以下將結(jié)合圖2對(duì)本實(shí)用新型的各電路組成與工作原理作進(jìn)一步的說明。
電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)K2-1選用4×3的轉(zhuǎn)換開關(guān)，K2-1同時(shí)作為電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)。電壓、電流、溫度需要的顯示信號(hào)經(jīng)開關(guān)K2-1選擇后顯示，電阻R2-1、R2-2和電位器T2-1組成電壓取樣探頭，互感器或電阻器件IT-1和電阻R2-5、電位器T2-2組成電流取樣信號(hào)電路，經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)K2-1分別送到運(yùn)算放大器U3-1B進(jìn)行放大，同時(shí)還將U3-1B放大后轉(zhuǎn)換成直流的電壓、電流電位和集成電路U4-2B的自控信號(hào)分別送到U1-2進(jìn)行數(shù)字顯示。數(shù)字顯示電路的顯示屏幕U1-1采用LCD液晶顯示。A/D轉(zhuǎn)換由集成電路U1-2為主，輔助電路的電阻R1-1、電容C1-1組成的振蕩回路提供基頻，電容C1-2、C1-3、C1-4和電阻R1-2組成穩(wěn)壓電路，電阻R2-3、R2-4提供小數(shù)點(diǎn)顯示的控制，電容C1-5為輸入信號(hào)濾波，電阻R1-4、R1-5和電位器T1-1為集成電路U1-2提供基準(zhǔn)電位。
電壓、電流取樣的交流信號(hào)經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)后通過二極管D3-1、D3-2限流，再由U3-1B電流取樣探頭的5腳輸入放大，7腳的R3-7、C3-1、R3-1為負(fù)反饋電路，電容C3-2將交流信號(hào)由二極管D3-3、D3-4轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，經(jīng)電阻R3-2、R3-3、R3-6和電容C3-4、C3-3的濾波限幅，電壓、電流信號(hào)經(jīng)電阻R3-4、R3-5和電容C3-5后通過電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)并由顯示電路顯示。
溫度自控電路溫度設(shè)定電路由電阻R4-9、R4-7、R4-8、R4-11，電位器T4-2和溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換開關(guān)K4-1，再經(jīng)電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)K2-1進(jìn)入U(xiǎn)1-2顯示，并由R4-8提供比較電位，當(dāng)溫度取樣探頭(由二極管D4-1和電阻R4-1組成)所取得的電位經(jīng)電阻R4-3并由運(yùn)算放大器U4-2B放大，與電阻R4-4、R4-5、R4-6和電位器T4-1組成的電路所提供的輸出信號(hào)進(jìn)行比較、判別，通過溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換開關(guān)K4-1后再經(jīng)電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)K2-1，并由數(shù)字顯示電路顯示其溫度值。R4-2、T4-3為U4-2提供反饋信號(hào)，以便調(diào)節(jié)放大器的放大倍數(shù)，并經(jīng)R4-10與溫度設(shè)定信號(hào)在U4-1B進(jìn)行比較，并對(duì)保安開關(guān)電路的電源輸出插座DK4-1進(jìn)行控制。
保安開關(guān)電路由電阻R5-6、R5-10和電位器T5-2設(shè)定基準(zhǔn)電流信號(hào)，當(dāng)保安電流取樣電路(采用電阻絲)IT-2的取樣電流經(jīng)過電位器T5-1、電阻R5-1和運(yùn)算放大器U5-1B組成的放大電路放大，放大后經(jīng)電容C5-3交聯(lián)，再由二極管D5-1、D5-2整流，以及電阻R5-2、R5-4、R5-3和電容C5-1的濾波、限幅后，經(jīng)電阻R5-9與設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)取樣值高于設(shè)定值時(shí)，由運(yùn)算放大器U5-2B給電阻R5-13一個(gè)負(fù)信號(hào)，經(jīng)過電阻R5-13、R5-12使與非門U5-3B(同與非門U5-4B組成雙穩(wěn)態(tài)電路)電壓取樣探頭的輸出電位下降，經(jīng)輸出保持電路DK5-1(可采用光耦器件與可控硅開關(guān)電路，或繼電器開關(guān)電路)關(guān)斷保安開關(guān)電路的電源輸出插座的供電電路。電阻R5-5、R5-7和電容C5-4是運(yùn)算放大器U5-1B的反饋電路。當(dāng)電路故障排除后，只要將恢復(fù)開關(guān)K5-1按鈕對(duì)地，則R5-11、R5-14電位被釋放，U5-3B翻轉(zhuǎn)，U5-4B繼續(xù)保持高電平，電路恢復(fù)正常。
電源220V交流電源由電容C6-1經(jīng)過二極管D6-1、D6-2整流和電容C6-2、C6-3的濾波后分別作為正、負(fù)電源，再經(jīng)過電阻R6-1、R6-2對(duì)其限流后，由二極管D6-3、D6-5和三極管N6-1分別形成正、負(fù)5V穩(wěn)壓電源，在+5V電源中又由電阻R1-3和二極管D1-1提供一個(gè)2.5V的基準(zhǔn)電源。
以下給出本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)例當(dāng)本實(shí)用新型接上電源后，將開關(guān)撥到測量溫度上，將測量溫度的探頭放到所要測量的物體上，所需加熱的負(fù)載插到保安開關(guān)電路的電源輸出插座Z5-1上，將溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換開關(guān)K4-1撥到設(shè)定位置上，根據(jù)數(shù)字顯示電路的顯示結(jié)果，調(diào)好所要求的溫度，再將開關(guān)K4-1撥到顯示位置上，這時(shí)，負(fù)載氖燈亮，可以看到負(fù)載加溫后的溫度上升。這時(shí)，如果需要觀察電壓、電流的工作情況，可將開關(guān)撥到測量電壓或電流的位置上。當(dāng)溫度升高到設(shè)定溫度時(shí)，輸出保持電路的溫度自動(dòng)控制電路DK4-1(可采用光耦器件與可控硅開關(guān)電路，或繼電器開關(guān)電路)切斷，負(fù)載斷電，氖燈熄滅。當(dāng)溫度又回落低于設(shè)定溫度值時(shí)，DK4-1重新開通，負(fù)載繼續(xù)加電，負(fù)載氖燈亮。當(dāng)負(fù)載電流超過保安值時(shí)，輸出保持電路的過電流保護(hù)電路DK5-1(可采用光耦器件與可控硅開關(guān)電路，或繼電器開關(guān)電路)切斷負(fù)載電源，負(fù)載關(guān)斷。當(dāng)排除故障后，重新啟動(dòng)恢復(fù)開關(guān)K5-1，保安開關(guān)對(duì)電源重新恢復(fù)供電，氖燈繼續(xù)點(diǎn)亮。
以下給出圖2中的主要元器件的型號(hào)與參數(shù)。
集成電路U1-27106型，U3-1B、U4-1B、U4-2B、U5-1B、U5-21BLM358型；與非門U5-3B、U5-4A7400型；三極管N6-178L05型；
二極管D3-1、D3-2、D3-3、D3-4、D4-1、D5-1、D5-2、D6-1、D6-21N4007型；穩(wěn)壓二極管D1-125V，D6-310V，D6-55V；發(fā)光二極管D6-4PH型；電阻R1-156K，R1-247K，R1-33.2K，R1-420K，R1-51.5K，R2-110M，R2-2、R3-1、R3-6、R4-5、R5-3、R5-5、R5-101K，R2-3、R2-460K，R2-5、R5-150Ω，R3-2、R3-3、R4-1、R4-9、R5-2、R5-4、R5-6、R5-11、R5-1210K，R3-4150K，R3-5510K，R3-7、R5-7IM，R4-2、R4-430K，R4-3、R4-6、R5-8、R5-97K，R4-73.2K，R4-8200K，R4-10390Ω，R4-11170K，R5-14、R5-155K，R6-1100Ω，R6-275Ω；電容C1-1100P，C1-20.1μ，C1-3、C6-10.2μ，C1-40.3μ，C1-5、C3-1、C5-404μ，C3-2、C5-32μ，C3-3、C3-4、C5-1、C5-210μ，C6-2、C6-3470μ；電位器T2-1500Ω，T2-2、T5-1100Ω，T4-1、T4-2、T5-21K，T4-3100K。
權(quán)利要求1.帶保安開關(guān)可數(shù)顯的溫度自控儀，設(shè)有電壓與電流測量電路、溫度自控電路、數(shù)字顯示電路和電源，其特征在于設(shè)有保安開關(guān)電路，所說的保安開關(guān)電路設(shè)有保安電流取樣電路、基準(zhǔn)電流電路、比較電路、輸出保持電路和電源輸出插座，保安電流取樣電路和基準(zhǔn)電流電路的輸出端分別接比較電路的輸入端，比較電路的輸出端接輸出保持電路的輸入端，輸出保持電路的輸出端接電源輸出插座。
2.如權(quán)利要求1所述的帶保安開關(guān)可數(shù)顯的溫度自控儀，其特征在于所說的輸出保持電路采用光耦開關(guān)與可控硅控制電路，或光耦開關(guān)與繼電器控制電路。
3.如權(quán)利要求1所述的帶保安開關(guān)可數(shù)顯的溫度自控儀，其特征在于所說的電壓與電流測量電路可由電壓取樣探頭、電流取樣探頭、電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)、放大電路和電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)組成，電壓取樣探頭與電流取樣探頭的輸出端接電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入端，電壓電流轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出端接放大電路的輸入端，放大電路的輸出端接電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入端，電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出端接數(shù)字顯示電路的輸入端。
4.如權(quán)利要求1所述的帶保安開關(guān)可數(shù)顯的溫度自控儀，其特征在于所說的溫度自控電路可由溫度取樣探頭、放大電路、溫度設(shè)定電路、溫度比較電路、溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換電路組成，溫度取樣探頭的輸出端接放大電路的輸入端，放大電路的輸出端和溫度設(shè)定電路的輸出端接溫度比較電路的輸入端和溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入端，溫度比較電路的輸出端接保安開關(guān)電路的電源輸出插座，溫度設(shè)定測量轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出端接電壓電流溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入端。
專利摘要帶保安開關(guān)可數(shù)顯的溫度自控儀，涉及一種溫度控制裝置，尤其是一種帶高精度保安開關(guān)，可以數(shù)顯電壓、電流和溫度的溫度自控儀。設(shè)有電壓與電流測量電路、溫度自控電路、數(shù)字顯示電路、保安開關(guān)電路和電源。保安開關(guān)電路設(shè)有保安電流取樣電路、基準(zhǔn)電流電路、比較電路、輸出保持電路和電源輸出插座，保安電流取樣電路和基準(zhǔn)電流電路的輸出端分別接比較電路的輸入端，比較電路的輸出端接輸出保持電路的輸入端，輸出保持電路的輸出端接電源輸出插座。采用精密的保安開關(guān)電路，為電器設(shè)備提供更加安全可靠的電源。尤其適用于電熱毯、電冰箱等需要對(duì)溫度進(jìn)行自動(dòng)控制的電器設(shè)備。
文檔編號(hào)G05D23/19GK2692721SQ200420005180
公開日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2004年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月13日
發(fā)明者尤宣來 申請(qǐng)人:尤宣來