帶保安開關可數顯的溫度自控儀的製作方法

2023-10-07 12:34:04

專利名稱：帶保安開關可數顯的溫度自控儀的製作方法
技術領域：
本實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，可以數顯電壓、電流和溫度的溫度自控儀。
背景技術：
已有的溫度自動控制儀一般採用保險絲作為電路的保護器件，但不能對設備進行有效的安全保護。CN2529285Y號專利公開一種可數顯電壓、電流和溫度的溫度自控儀，設有探溫探頭、溫控橋路、無觸點開關電路以及電壓取樣電路、電流探頭、測溫探頭、放大電路、轉換開關、數字顯示電路和電源。探溫探頭的輸出端與電源輸出端接溫控橋路，其輸出端接無觸點開關，無觸點開關的輸出端外接被測負載。電壓取樣電路外接供電電源，其輸出經放大電路接轉換開關，電流探頭與測溫探頭的輸出端接轉換開關，轉換開關接數字顯示電路。

發明內容
本實用新型的目的在於提供一種帶高精度保安開關，可數顯電壓、電流和溫度的溫度自控儀。
本實用新型設有電壓與電流測量電路、溫度自控電路、數字顯示電路、保安開關電路和電源。所說的保安開關電路設有保安電流取樣電路、基準電流電路、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採用光耦開關與可控矽控制電路，或光耦開關與繼電器控制電路。
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、電壓電流轉換開關、放大電路和電壓電流溫度轉換開關組成，電壓取樣探頭與電流取樣探頭的輸出端接電壓電流轉換開關的輸入端，電壓電流轉換開關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換開關的輸入端，電壓電流溫度轉換開關的輸出端接數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、溫度設定電路、溫度比較電路、溫度設定測量轉換電路組成，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定電路的輸出端接溫度比較電路的輸入端和溫度設定測量轉換開關的輸入端，溫度比較電路的輸出端接保安開關電路的電源輸出插座，溫度設定測量轉換開關的輸出端接電壓電流溫度轉換開關的輸入端。
所說的電壓電流轉換開關、電壓電流溫度轉換開關和溫度設定測量轉換開關三者可採用多刀多擲開關共用，例如四刀三擲開關。
電壓、電流取樣信號經過電壓電流轉換開關轉換後由放大電路放大，再經過電壓電流溫度轉換開關並由數字顯示電路顯示。溫度取樣探頭的輸出經放大電路後，通過溫度設定測量轉換開關再經電壓電流溫度轉換開關並由數字顯示電路顯示其溫度值。設定的溫度經溫度設定測量轉換開關後由電壓電流溫度轉換開關送至數字顯示電路顯示其預期要達到的溫度值。另外，放大電路與溫度設定電路的輸出進行比較後提供給保安開關電路的電源輸出插座輸出。
保安電流取樣信號經放大並與基準電流比較後，當比較電流大於設定的基準電流時，由輸出保持電路對電源輸出插座進行斷路控制，即電源輸出插座的供電被切斷。當比較電流不大於設定的基準電流時，由輸出保持電路給電源輸出插座輸出安全電源。
由於本實用新型採用精密的保安開關電路，為電器設備提供更加安全可靠的電源。另外，由於可採用電容做交流電壓的轉換器件，達到節能的目的。又由於儀器採用溫度探頭經過取樣放大，與溫度設定值分別都可以在數字顯示屏上顯示，更為直觀。本實用新型尤其適用於電熱毯、電冰箱等需要對溫度進行自動控制的電器設備。


圖1為本實用新型實施例的電路組成框圖。
圖2為本實用新型實施例的電路原理圖。
具體實施方式
以下實施例將結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
如圖1所示，本實用新型設有電壓與電流測量電路、溫度自控電路、數字顯示電路、保安開關電路和電源。電壓電流測量電路由電壓取樣探頭11、電流取樣探頭12、電壓電流轉換開關13、放大電路14、電壓電流溫度轉換開關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換開關13的輸入端，電壓電流轉換開關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換開關15的輸入端，電壓電流溫度轉換開關15的輸出端接數字顯示電路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、溫度設定電路23、溫度比較電路24、溫度設定測量轉換開關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電路的電源輸出插座4。溫度設定測量轉換開關25的輸出端接電壓電流溫度轉換開關15的輸入端。
所說的保安開關電路設有保安電流取樣電路31、基準電流電路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、電流的取樣信號經過放大與電壓電流轉換開關，最後由數字顯示電路顯示出相應的電壓和電流值。設定的溫度經溫度設定測量轉換開關和電壓電流溫度轉換開關提供數字顯示信號，並提供其電位與溫度探頭放大後的電位經比較器進行比較，其判別後的信號提供給保安開關電路的電源輸出插座。當保安開關電流取樣經放大後與設定的基準電流輸入到比較電路，當取樣電流值大於設定值時，電源輸出插座的供電被切斷，並通過輸出保持電路進行恢復，為電器設備提供安全電源。
以下將結合圖2對本實用新型的各電路組成與工作原理作進一步的說明。
電壓電流溫度轉換開關K2-1選用4×3的轉換開關，K2-1同時作為電壓電流轉換開關。電壓、電流、溫度需要的顯示信號經開關K2-1選擇後顯示，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組成電流取樣信號電路，經電壓電流轉換開關K2-1分別送到運算放大器U3-1B進行放大，同時還將U3-1B放大後轉換成直流的電壓、電流電位和集成電路U4-2B的自控信號分別送到U1-2進行數字顯示。數字顯示電路的顯示屏幕U1-1採用LCD液晶顯示。A/D轉換由集成電路U1-2為主，輔助電路的電阻R1-1、電容C1-1組成的振蕩迴路提供基頻，電容C1-2、C1-3、C1-4和電阻R1-2組成穩壓電路，電阻R2-3、R2-4提供小數點顯示的控制，電容C1-5為輸入信號濾波，電阻R1-4、R1-5和電位器T1-1為集成電路U1-2提供基準電位。
電壓、電流取樣的交流信號經電壓電流轉換開關後通過二極體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為負反饋電路，電容C3-2將交流信號由二極體D3-3、D3-4轉換成直流信號，經電阻R3-2、R3-3、R3-6和電容C3-4、C3-3的濾波限幅，電壓、電流信號經電阻R3-4、R3-5和電容C3-5後通過電壓電流溫度轉換開關並由顯示電路顯示。
溫度自控電路溫度設定電路由電阻R4-9、R4-7、R4-8、R4-11，電位器T4-2和溫度設定測量轉換開關K4-1，再經電壓電流溫度轉換開關K2-1進入U1-2顯示，並由R4-8提供比較電位，當溫度取樣探頭(由二極體D4-1和電阻R4-1組成)所取得的電位經電阻R4-3並由運算放大器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進行比較、判別，通過溫度設定測量轉換開關K4-1後再經電壓電流溫度轉換開關K2-1，並由數字顯示電路顯示其溫度值。R4-2、T4-3為U4-2提供反饋信號，以便調節放大器的放大倍數，並經R4-10與溫度設定信號在U4-1B進行比較，並對保安開關電路的電源輸出插座DK4-1進行控制。
保安開關電路由電阻R5-6、R5-10和電位器T5-2設定基準電流信號，當保安電流取樣電路(採用電阻絲)IT-2的取樣電流經過電位器T5-1、電阻R5-1和運算放大器U5-1B組成的放大電路放大，放大後經電容C5-3交聯，再由二極體D5-1、D5-2整流，以及電阻R5-2、R5-4、R5-3和電容C5-1的濾波、限幅後，經電阻R5-9與設定值進行比較，當取樣值高於設定值時，由運算放大器U5-2B給電阻R5-13一個負信號，經過電阻R5-13、R5-12使與非門U5-3B(同與非門U5-4B組成雙穩態電路)電壓取樣探頭的輸出電位下降，經輸出保持電路DK5-1(可採用光耦器件與可控矽開關電路，或繼電器開關電路)關斷保安開關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是運算放大器U5-1B的反饋電路。當電路故障排除後，只要將恢復開關K5-1按鈕對地，則R5-11、R5-14電位被釋放，U5-3B翻轉，U5-4B繼續保持高電平，電路恢復正常。
電源220V交流電源由電容C6-1經過二極體D6-1、D6-2整流和電容C6-2、C6-3的濾波後分別作為正、負電源，再經過電阻R6-1、R6-2對其限流後，由二極體D6-3、D6-5和三極體N6-1分別形成正、負5V穩壓電源，在+5V電源中又由電阻R1-3和二極體D1-1提供一個2.5V的基準電源。
以下給出本實用新型的應用實例當本實用新型接上電源後，將開關撥到測量溫度上，將測量溫度的探頭放到所要測量的物體上，所需加熱的負載插到保安開關電路的電源輸出插座Z5-1上，將溫度設定測量轉換開關K4-1撥到設定位置上，根據數字顯示電路的顯示結果，調好所要求的溫度，再將開關K4-1撥到顯示位置上，這時，負載氖燈亮，可以看到負載加溫後的溫度上升。這時，如果需要觀察電壓、電流的工作情況，可將開關撥到測量電壓或電流的位置上。當溫度升高到設定溫度時，輸出保持電路的溫度自動控制電路DK4-1(可採用光耦器件與可控矽開關電路，或繼電器開關電路)切斷，負載斷電，氖燈熄滅。當溫度又回落低於設定溫度值時，DK4-1重新開通，負載繼續加電，負載氖燈亮。當負載電流超過保安值時，輸出保持電路的過電流保護電路DK5-1(可採用光耦器件與可控矽開關電路，或繼電器開關電路)切斷負載電源，負載關斷。當排除故障後，重新啟動恢復開關K5-1，保安開關對電源重新恢復供電，氖燈繼續點亮。
以下給出圖2中的主要元器件的型號與參數。
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；三極體N6-178L05型；
二極體D3-1、D3-2、D3-3、D3-4、D4-1、D5-1、D5-2、D6-1、D6-21N4007型；穩壓二極體D1-125V，D6-310V，D6-55V；發光二極體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。
權利要求1.帶保安開關可數顯的溫度自控儀，設有電壓與電流測量電路、溫度自控電路、數字顯示電路和電源，其特徵在於設有保安開關電路，所說的保安開關電路設有保安電流取樣電路、基準電流電路、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.如權利要求1所述的帶保安開關可數顯的溫度自控儀，其特徵在於所說的輸出保持電路採用光耦開關與可控矽控制電路，或光耦開關與繼電器控制電路。
3.如權利要求1所述的帶保安開關可數顯的溫度自控儀，其特徵在於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、電壓電流轉換開關、放大電路和電壓電流溫度轉換開關組成，電壓取樣探頭與電流取樣探頭的輸出端接電壓電流轉換開關的輸入端，電壓電流轉換開關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換開關的輸入端，電壓電流溫度轉換開關的輸出端接數字顯示電路的輸入端。
4.如權利要求1所述的帶保安開關可數顯的溫度自控儀，其特徵在於所說的溫度自控電路可由溫度取樣探頭、放大電路、溫度設定電路、溫度比較電路、溫度設定測量轉換電路組成，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定電路的輸出端接溫度比較電路的輸入端和溫度設定測量轉換開關的輸入端，溫度比較電路的輸出端接保安開關電路的電源輸出插座，溫度設定測量轉換開關的輸出端接電壓電流溫度轉換開關的輸入端。
專利摘要帶保安開關可數顯的溫度自控儀，涉及一種溫度控制裝置，尤其是一種帶高精度保安開關，可以數顯電壓、電流和溫度的溫度自控儀。設有電壓與電流測量電路、溫度自控電路、數字顯示電路、保安開關電路和電源。保安開關電路設有保安電流取樣電路、基準電流電路、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。採用精密的保安開關電路，為電器設備提供更加安全可靠的電源。尤其適用於電熱毯、電冰箱等需要對溫度進行自動控制的電器設備。
文檔編號G05D23/19GK2692721SQ200420005180
公開日2005年4月13日 申請日期2004年2月13日 優先權日2004年2月13日
發明者尤宣來 申請人:尤宣來