染整烘房溼度檢測電路的製作方法
2023-04-24 23:42:01 3
染整烘房溼度檢測電路的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種染整烘房溼度檢測電路。本發明包括振蕩和緩衝電路、傳感器線性補償電路、跟隨和隔離電路、整流和濾波電路、溫度補償差分放大電路、溼度輸出放大電路。振蕩和緩衝電路採用RC正弦振蕩電路。傳感器線性補償電路採用電阻R6、R7、R8近似進行線性補償。跟隨隔離電路起到阻抗變換和隔離緩衝作用。傳感器輸出的信號經過整流和濾波，把交流電變為直流電，最後溼敏電阻在正弦信號的驅動下將直流信號和溫度補償電路產生的直流補償信號經過差模放大電路疊加到一起輸出載有溼度的精確信號。發明採用結型場效應管JFET自動穩定電壓幅度，同時採用溫度補償，非線性補償等各項技術，實現了電路的優化設計。
【專利說明】染整烘房溼度檢測電路
【技術領域】
[0001]本發明屬於工業控制【技術領域】，涉及一種電路，具體涉及一種染整烘房溼度檢測電路。
【背景技術】
[0002]在染整工業的後整理過程中，高溫烘乾定形環節對烘房內的溼度要求尤其嚴格。如果溼度控制不穩定，或不滿足所生產布料所要求的條件，就可能導致生產線上的布料出現質量問題，影響產品的效果。
[0003]以前大多數印染廠採用手動調節方式控制烘房內的溼度，具體來說，就是通過控制設備頂部的排氣風機調節溼度。排氣管道上裝有手動的調節閥門。當設備內的溼度過大時，調節閥門角度使通風量增大，這樣就降低了設備內的溼度。反之，用相反的辦法使通風量減少。這種做法只能從經驗的角度大概知道烘箱內的溼度。難免誤差較大，而且能源浪
費嚴重。
[0004]採用自動化的智能檢測手段，不僅可以提高控制溼度的準確度，而且也能很大程度上節約能源。
【發明內容】
[0005]本發明針對現有技術的不足，提供了一種染整烘房溼度檢測電路。
[0006]染整烘房溼度檢測電路，包括振蕩和緩衝電路、傳感器線性補償電路、跟隨和隔離電路、整流和濾波電路、溫度補償差分放大電路、溼度輸出放大電路。
[0007]振蕩和緩衝模塊由第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一滑動變阻器RP1、第二滑動變阻器RP2、第三滑動變阻器RP3、第四滑動變阻器RP4、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第一運算放大器Al、第一二極體D1、第一直流電源VCC組成和結型場效應管CS126組成。第一電阻Rl的一端和第一電容Cl的一端接地，第一電阻Rl的另一端接第二滑動變阻器RP2的一端，第一電容Cl的另一端接第二滑動變阻器RP2的另一端，之後接第二電容C2的一端和第一運算放大器Al的負向端。第二電容C2另一端接第二電阻R2的一端，第二電阻R2另一端接第一滑動變阻器RPl的一端。第一滑動變阻器RPl另一端接第一運算放大器Al輸出端。第一直流電源VCC接第一運算放大器Al的電源接入端。第三電阻R3—端接結型場效應管CS126的漏極，另一端接第三滑動變阻器RP3的一端和第一運算放大器Al的正輸入端。第三滑動變阻器RP3另一端接第一運算放大器Al輸出端。第一二極體Dl的陰極接振蕩和緩衝模塊中第一運算放大器Al輸出端，陽極接第五電阻R5的一端，第五電阻R5的另一端接第四電阻R4 —端和第三電容C3的負極。第四電阻R4另一端接第四滑動變阻器RP4 —端，第三電容C3正極接地。第四滑動變阻器RP4另一端接地。第四滑動變阻器RP4滑片接結型場效應管CS126的柵極。結型場效應管CS126的源極接地。
[0008]傳感器線性補償模塊由第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8和作為溼度傳感器的溼敏電阻H104R組成。第六電阻的一端接第一運算放大器Al的輸出端輸出的電壓,另一端同時接第七電阻R7的一端和第八電阻R8的一端，第八電阻R8另一端接溼敏電阻H104R的一端，第七電阻R7的另一端和溼敏電阻H104R的另一端同接地。
[0009]跟隨隔離模塊由第四電容C4、第二運算放大器A2組成。第四電容C4的一端接傳感器線性補償模塊中第六電阻R6的一端，另一端接地和第二運算放大器A2的正向輸入端。第二運算放大器的負向輸入端與第二運算放大器的輸出端相接。
[0010]整流和濾波模塊由第二二極體D2、第五電容C5、第九電阻R9組成。第二二極體的正向輸入端接跟隨隔離模塊中第二運算放大器A2的輸出端，另一端接第五電容C5的一端和第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端和第五電容的另一端同接地。
[0011]溫度補償模塊由第三運算放大器A3、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻Rl2、第十三電阻Rl3、第五滑動變阻器RP5、溫敏電阻RT、第二直流電源VCC組成。第十電阻RlO 一端接第二直流電源VCC，另一端接第五滑動變阻器RP5的一端，第五滑動變阻器的另一端接第十一電阻Rll的一端，第十一電阻的另一端接地。第五滑動變阻器滑片接第三運算放大器A3的正向輸入端。第十二電阻R12 —端接地，另一端接第三運算放大器A3反向輸入端、第十三電阻R13的一端和溫敏電阻RT的一端。第十三電阻R13的另一端、溫敏電阻RT的另一端接第三運算放大器輸出端。
[0012]放大輸出模塊由第十四電阻R14、第十五電阻R15、第四運算放大器A4、第十六電阻R16、第十七電阻R17組成。第十六電阻R16 —端接整流和濾波電路中第二二極體D2的輸出端，另一端接第四運算放大器反向輸入端及第十七電阻R17—端，第十七電阻R17的另一端接第四運算放大器A4輸出端。第十四電阻的一端接溫度補償電路中第三運算放大器A3的輸出端。第十四電阻的另一端和第十五電阻的一端接第四運算放大器A4的正向輸入端，第十五電阻R15的另一端接地，第四運算放大器A4輸出端輸出對應於溼度的電壓信號。
[0013]本發明採用結型場效應管JFET自動穩定電壓幅度，同時採用溫度補償，非線性補償等各項技術，實現了電路的優化設計。測量結果比一般的測量電路更加準確，能有效消除溫度的影響，抗幹擾性強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為總體電路結構示意圖。
[0015]圖2為振蕩和穩幅電路。
[0016]圖3為傳感器線性補償電路。
[0017]圖4為跟隨隔離電路。
[0018]圖5為整流和濾波電路。
[0019]圖6為溫度補償電路。
[0020]圖7為放大輸出電路。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖對本發明作進一步說明。
[0022]電路工作流程如圖1所示。整個電路包括振蕩和穩幅模塊、線性補償模塊、跟隨隔離模塊、整流濾波模塊、溫度補償模塊和放大輸出模塊。[0023]電路中的核心部件一傳感器，採用RH溼敏電阻H104R，此感知元件為阻抗型溼敏元件，當外界溼度變化時，元件的電阻會隨著變化，繼而會影響到電路中的輸出電壓。根據溼敏電阻的特性可知電壓和電阻之間的關係。這樣，輸出電壓就是攜帶了溼度信號。
[0024]振蕩和穩幅模塊如圖2。此部分由第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一滑動變阻器RP1、第二滑動變阻器RP2、第三滑動變阻器RP3、第四滑動變阻器RP4、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第一運算放大器Al、第一二極體D1、第一直流電源VCC、結型場效應管CS126組成。第一電阻的一端和第一電容的一端接地，Rl的另一端接第二滑動變阻器的一端，Cl的另一端接RP2的另一端。RP2另一端和第二電容C2的一端接第一運算放大器的負向端。C2另一端接第二電阻R2的一端,R2另一端接第一滑動變阻器RPl的一端。RPl另一端接Al輸出端。第一直流電源VCC接Al的電源接入端。
[0025]如2圖，調整RPl和RP2，可以產生不同頻率的振蕩信號。經過計算可以知道，當放大係數大約為3，反饋係數為1/3時，電路的振蕩達到穩定狀態，且振蕩頻率與R1、R2、RP1、RP2、C1、C1的值均有關。選取特定的值，即可達到期望的振蕩頻率。正常工作時，輸出電壓經過二極體Dl整流和R5、C3濾波後，通過R4、R5和RP4為JFET柵極提供控制電壓。幅值增大，JEFT的漏源電壓變為負，漏源電阻隨之自動增大加強負反饋。反過來同理。由此自動穩幅。
[0026]如圖3所示，傳感器線性補償模塊由第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8和作為溼度傳感器的溼敏電阻H104R組成。第六電阻的一端接第一運算放大器Al的輸出端輸出的電壓，另一端同時接第七電阻R7的一端和第八電阻R8的一端，第八電阻R8另一端接溼敏電阻H104R的一端，第七電阻R7的另一端和溼敏電阻H104R的另一端同接地。溼度傳感器的感溼特徵量與相對溼度之間非 線性關係，需要經過變換，使感溼特徵量與相對溼度之間的關心先線性化。溼敏電阻的線性補償是利用與其它溼度係數小的電阻進行串並聯來實現的。
[0027]跟隨隔離模塊如圖4所示。此部分由第四電容C4、第二運算放大器A2組成。第四電容C4的一端接電阻R6 —端，另一端接地和接第二運算放大器的正向輸入端。A2的負埠與其輸出端相接。
[0028]電壓跟隨器的輸入阻抗很大，而輸出阻抗很小，因而帶負載能力大大增強。另一方面，此部分由起到隔離緩衝的作用。
[0029]整流和濾波模塊如圖5所示。此部分由第二二極體D2、第五電容C5、第九電阻R9組成。第二二極體的正向輸入端接第二運算放大器A2的輸出端，另一端接第五電容C5的一端和第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端和C5的另一端同接地。
[0030]溫度補償模塊如圖6所示。此部分由第三運算放大器A3、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第五滑動變阻器RP5、溫敏電阻RT、第二直流電源VCC組成。第十電阻RlO —端接第二直流電源VCC，另一端接第五滑動變阻器RP5的一端，RP5的另一端接第十一電阻Rll的一端，Rll的另一端接地。RP5滑片接第三運算放大器A3的正向輸入端。第十二電阻R12 —端接地，另一端接A3反向輸入端、第十三電阻R13的一端和溫敏電阻RT的一端。第十三電阻R13的另一端接A3輸出端。
[0031]放大輸出模塊如圖7所示。此部分由第十四電阻R14、第十五電阻R15、第四運算放大器A4、第十六電阻R16、第十七電阻R17組成。第十六電阻R16 —端接第二二極體的輸出端，另一端接第四運算放大器反向輸入端，第十七電阻R17 —端接第十六電阻一端，另一端接A4輸出端。第十四電阻的一端接溫敏電阻RT的一端和第十三電阻R13—端。R14的另一端和R15的一端接第三運算放大器的正向輸入端，R15的另一端接地。
[0032]因為本發明採用的溼度傳感器的限制，電路中的前級供電必須為交流電。因此，首先應有振蕩電路。振蕩電路採用RC正弦振蕩電路，包括放大電路、選頻網絡、正反饋網絡和穩幅網絡四個部分。這一部分產生頻率為1KHZ，電壓為4.5V的正弦交流電壓。穩定電壓一般採用非線性電阻法，本發明利用JFET工作在可變電阻區的原理達到自動穩幅的目的。傳感器一般有一定程度的非線性，所以必須加入線性補償環節。如圖，採用電阻R6、R7、R8近似進行線性補償。接下來是跟隨隔離電路，主要起到阻抗變換和隔離緩衝的作用。傳感器輸出的信號還要經過整流和濾波，把交流電變為直流電，以便後續處理。通常情況下，溼度傳感器的電阻等會因為溫度的變化而變化，需要設計特定的電路對溫度的影響加以補償。最後，溼敏電阻在正弦信號的驅動下經過跟隨器、整流濾波電路所產生的直流信號和溫度補償電路產生的直流補償信號經過差模放大電路疊加到一起輸出載有溼度的精確信號。
【權利要求】
1.染整烘房溼度檢測電路，包括振蕩和緩衝電路、傳感器線性補償電路、跟隨和隔離電路、整流和濾波電路、溫度補償差分放大電路、溼度輸出放大電路，其特徵在於: 振蕩和緩衝模塊由第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第一滑動變阻器(RP1)、第二滑動變阻器(RP2)、第三滑動變阻器(RP3)、第四滑動變阻器(RP4)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第一運算放大器(Al)、第一二極體(D1)、第一直流電源(VCC)組成和結型場效應管(CS126)組成；第一電阻(Rl)的一端和第一電容(Cl)的一端接地,第一電阻(Rl)的另一端接第二滑動變阻器(RP2)的一端，第一電容(Cl)的另一端接第二滑動變阻器(RP2)的另一端，之後接第二電容(C2)的一端和第一運算放大器(Al)的負向端；第二電容(C2)另一端接第二電阻(R2)的一端，第二電阻(R2)另一端接第一滑動變阻器(RPl)的一端；第一滑動變阻器(RPl)另一端接第一運算放大器(Al)輸出端；第一直流電源(VCC)接第一運算放大器(Al)的電源接入端；第三電阻(R3) —端接結型場效應管(CS126)的漏極，另一端接第三滑動變阻器(RP3)的一端和第一運算放大器(Al)的正輸入端；第三滑動變阻器(RP3)另一端接第一運算放大器(Al)輸出端；第一二極體(Dl)的陰極接振蕩和緩衝模塊中第一運算放大器(Al)輸出端，陽極接第五電阻(R5)的一端，第五電阻(R5)的另一端接第四電阻(R4) —端和第三電容(C3)的負極；第四電阻(R4)另一端接第四滑動變阻器(RP4) —端，第三電容(C3)正極接地；第四滑動變阻器(RP4)另一端接地；第四滑動變阻器(RP4)滑片接結型場效應管(CS126)的柵極；結型場效應管(CS126)的源極接地； 傳感器線性補償模塊由第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、第八電阻(R8)和作為溼度傳感器的溼敏電阻(H104R)組成；第六電阻的一端接第一運算放大器(Al)的輸出端輸出的電壓，另一端同時接第七電阻(R7)的一端和第八電阻(R8)的一端，第八電阻(R8)另一端接溼敏電阻(H104R)的一端，第七電阻(R7)的另一端和溼敏電阻(H104R)的另一端同接地；跟隨隔離模塊由第四電容(C4)、第二運算放大器(A2)組成；第四電容(C4)的一端接傳感器線性補償模塊中第六電阻(R6)的一端，另一端接地和第二運算放大器(A2)的正向輸入端；第二運算放大器的負向輸入端與第二運算放大器的輸出端相接； 整流和濾波模塊由第二二極體(D2)、第五電容(C5)、第九電阻(R9)組成；第二二極體的正向輸入端接跟隨隔離模塊中`第二運算放大器(A2)的輸出端，另一端接第五電容(C5)的一端和第九電阻(R9)的一端，第九電阻(R9)的另一端和第五電容的另一端同接地； 溫度補償模塊由第三運算放大器(A3)、第十電阻(R10)、第十一電阻(R11)、第十二電阻(R12)、第十三電阻(R13)、第五滑動變阻器(RP5)、溫敏電阻(RT)、第二直流電源(VCC)組成；第十電阻(RlO)—端接第二直流電源(VCC)，另一端接第五滑動變阻器(RP5)的一端，第五滑動變阻器的另一端接第十一電阻(Rll)的一端，第十一電阻的另一端接地；第五滑動變阻器滑片接第三運算放大器(A3)的正向輸入端；第十二電阻(R12)—端接地，另一端接第三運算放大器(A3)反向輸入端、第十三電阻(R13)的一端和溫敏電阻(RT)的一端；第十三電阻(R13)的另一端、溫敏電阻(RT)的另一端接第三運算放大器輸出端； 放大輸出模塊由第十四電阻(R14)、第十五電阻(R15)、第四運算放大器(A4)、第十六電阻(R16)、第十七電阻(R17)組成；第十六電阻(R16) —端接整流和濾波電路中第二二極體(D2)的輸出端，另一端接第四運算放大器反向輸入端及第十七電阻(R17)—端，第十七電阻(R17)的另一端接第四運算放大器(A4)輸出端；第十四電阻的一端接溫度補償電路中第三運算放大器(A3)的輸出端；第十四電阻的另一端和第十五電阻的一端接第四運算放大器(A4)的正向輸入端， 第十五電阻(R15)的另一端接地，第四運算放大器(A4)輸出端輸出對應於溼度的電壓信號。
【文檔編號】G01N27/04GK103675035SQ201310694989
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】陳雲, 郭闖, 魯仁全, 周曉慧 申請人:杭州電子科技大學