一種雙閉環(huán)溫度控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙閉環(huán)溫度控制電路，屬于溫度控制【技術(shù)領(lǐng)域】。本實用新型包括單片機控制電路、控制輸出電路、溫度測量電路、電流測量電路、鍵盤單元電路、顯示電路；其中單片機控制電路分別與溫度測量電路、電流測量電路、鍵盤單元電路、顯示電路、控制輸出電路相連；控制輸出電路輸出端與電流測量電路組成串聯(lián)電路。本實用新型簡化了電路結(jié)構(gòu)，節(jié)約了制造成本，保證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；同時具有可靠性高，抗動態(tài)擾動強，控制精度高，控制響應(yīng)速度迅速的特點。
【專利說明】—種雙閉環(huán)溫度控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種雙閉環(huán)溫度控制電路，屬于溫度控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有溫度控制器通常是利用溫度傳感器檢測被控裝置溫度，并根據(jù)采集到的溫度對被控裝置運行狀態(tài)進(jìn)行控制的儀器。它直接關(guān)系到被控裝置的安全運行和電能的是否有效的利用。這種控制方式的不足在于僅僅對溫度進(jìn)行單閉環(huán)控制，在一些干擾量較多的環(huán)境下，溫度控制精度就會出現(xiàn)極大的下降，甚至出現(xiàn)電流過載的現(xiàn)象影響其使用壽命。例如在對管道水溫控制過程中，由于水管內(nèi)的水流量在不斷變化，造成水管內(nèi)水溫不斷變化，特別是在電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定的情況下，僅僅采用對溫度量進(jìn)行單閉環(huán)控制就會出現(xiàn)控制精度降低，控制響應(yīng)速度緩慢、可靠性降低的缺點。因此設(shè)計一種具有可靠性高，成本低廉，抗動態(tài)擾動強，控制精度高，控制速度迅速的特點種雙閉環(huán)溫度控制電路具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型提供了一種雙閉環(huán)溫度控制電路，以用于克服現(xiàn)有僅僅對溫度量進(jìn)行單閉環(huán)控制就會出現(xiàn)控制精度降低，控制響應(yīng)速度緩慢、可靠性降低的缺點。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是:一種雙閉環(huán)溫度控制電路，包括單片機控制電路1、控制輸出電路2、溫度測量電路3、電流測量電路4、鍵盤單元電路5、顯示電路6 ;其中單片機控制電路I分別與溫度測量電路3、電流測量電路4、鍵盤單元電路5、顯示電路6、控制輸出電路2相連；控制輸出電路2輸出端與電流測量電路4組成串聯(lián)電路。
[0005]所述單片機控制電路I包括單片機U2、電阻R4、電阻R8、電阻R9、晶振X1、電容Cl、電容C2 ;其中單片機U2的VCC端與直流電源VCC正極電性連接，單片機U2的GND端與地連接，單片機U2的RST端通過電阻串聯(lián)接地，晶振Xl并聯(lián)在單片機U2的XTALl和XTAL2兩端，晶振Xl兩端分別通過電容Cl、電容C2與地連接，電阻R8 —端與直流電源VCC正極電性連接，電阻R8另一端與電阻R9 —端和單片機U2的RST2端電性連接，電阻R9另一端接地。
[0006]所述控制輸出電路2包括電阻R1、光電耦合器U1、繼電器J1、二極管Dl ;其中電阻Rl 一端與單片機U2的CCP端電性連接，電阻Rl另一端與光電耦合器Ul正極輸入端連接，繼電器Jl輸入端與光電耦合器Ul正極輸出端電性連接至直流電源VCC正極，二極管Dl并聯(lián)在繼電器Jl兩端，并且二極管Dl陰極與直流電源VCC正極電性連接。
[0007]所述溫度測量電路3包括數(shù)字溫度傳感器U3 ;其中數(shù)字溫度傳感器U3的VDD端與直流電源VCC正極電性連接，數(shù)字溫度傳感器U3的GND端與地連接，數(shù)字溫度傳感器U3的I/O端與單片機U2的I/O端口電性連接。
[0008]所述電流測量電路4包括電流互感器Tl、整流橋B1、電容C6、電容C7 ;其中電流互感器Tl原邊線圈與繼電器Jl輸出端串聯(lián)，電流互感器Tl副邊線圈與整流橋BI交流輸入端電性連接，電容C6、電容C7組成并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，并并聯(lián)在整流橋BI直流輸出端兩端，電容C6正極與單片機U2的ADC端口電性連接。[0009]所述鍵盤單元電路5包括電阻R5、電阻R6、電阻R7、開關(guān)Kl、開關(guān)K2、開關(guān)K3、電容C3、電容C4、電容C5 ;其中電阻R5、電阻R6、電阻R7與直流電源VCC正極電性連接，電阻R5、電阻R6、電阻R7另一端分別與單片機U2的I/O端口電性連接，并且電阻R5、電阻R6、電阻R7還分別與開關(guān)Kl、開關(guān)K2、開關(guān)K3組成串聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，電容C3、電容C4、電容C5分別并聯(lián)在開關(guān)K1、開關(guān)K2、開關(guān)K3兩端。
[0010]所述顯示電路6包括液晶顯示屏IXD1、電位器R2、電阻R3、排阻RPl ;其中液晶顯示屏IXDl的VCC端與直流電源VCC正極電性連接；液晶顯示屏IXDl的GND端和BG GND端與地連接；液晶顯示屏IXDl的VO端通過電位器R2與地連接，液晶顯示屏IXDl的DB端分別與排阻RPl及單片機U2的I/O端口一端電性連接，排阻RPl其他端均與直流電源VCC正極電性連接。
[0011]所述單片機U2的型號為STC12C5A60S2。
[0012]所述液晶顯示屏IXDl為1602字符液晶。
[0013]所述數(shù)字溫度傳感器U3為Maxim公司生產(chǎn)的DS18B20數(shù)字溫度傳感器。
[0014]本實用新型的工作原理是:
[0015]當(dāng)電路上電后，用戶通過鍵盤單元電路中的開關(guān)K1、開關(guān)K2、開關(guān)K3進(jìn)行溫度的設(shè)定，開關(guān)Kl為溫度增加，開關(guān)K2為溫度減少，開關(guān)K3為確定，由于上拉電阻R5、R6、R7存在，使單片機U2的與K1、開關(guān)K2、開關(guān)K3連接的I/O端口在開關(guān)沒有按下時保持高電平，當(dāng)開關(guān)K1、開關(guān)K2、開關(guān)K3中某一開關(guān)按下，使單片機U2的與開關(guān)K1、開關(guān)K2、開關(guān)K3連接的I/O端口直接接地，為低電平，單片機U2讀取低電平信號，并進(jìn)行溫度設(shè)定，并通過與單片機U2的I/O端口連接的液晶顯示屏IXDl的DB端口與液晶顯示屏IXDl進(jìn)行通信，并發(fā)送字符數(shù)據(jù)給液晶顯示屏LCD1，液晶顯示屏LCDl顯示接收到的字符數(shù)據(jù)；當(dāng)開關(guān)K3按下后，溫度測量電路和電流測量電路開始工作，數(shù)字溫度傳感器U3將測量溫度并通過其I/O端口發(fā)送給單片機U2的I/O端口，電流互感器Tl通過其原邊線圈將加熱電路中的電流變送到副邊線圈為電壓信號，電壓信號經(jīng)過整流橋B1、電容C6、電容C7整流濾波后傳送至單片機U2的ADC端口，單片機U2的ADC端口對整流濾波后電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，單片機U2對A/D轉(zhuǎn)換后的電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理分析并通過單片機U2的CPP端口產(chǎn)生PWM控制信號并發(fā)送給控制輸出電路，光電耦合器Ul輸入端接收到單片機U2的CPP端口產(chǎn)生PWM控制信號并傳送到光電I禹合器Ul輸出端,光電I禹合器Ul輸出端產(chǎn)生與單片機U2的CPP端口相同的PWM控制信號，并通過PWM控制信號控制繼電器Jl的開合，從而控制加熱電路的通斷，達(dá)到控制溫度的目的，同時單片機U2還與單片機U2的I/O端口連接的液晶顯示屏LCDl的DB端口與液晶顯示屏LCDl進(jìn)行通信，并將數(shù)字溫度傳感器U3測量溫度數(shù)據(jù)和電流測量電路測量的電流數(shù)據(jù)發(fā)送給液晶顯示屏LCD1，液晶顯示屏LCDl顯示接收到的溫度和電流數(shù)據(jù)。
[0016]本實用新型的有益效果是:通過采用自帶8路10位精度為ADC和2路PWM的STC12C5A60S2單片機，在保證控制要求的情況下，不需要再單獨設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換電路和PWM產(chǎn)生電路，簡化了電路結(jié)構(gòu)，節(jié)約了制造成本，保證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
[0017]采用電流和溫度組成雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，通過溫度測量電路、電流測量電路分別傳遞的溫度和電流采樣值進(jìn)行計算，并通過單片機控制電路產(chǎn)生PWM控制信號輸出至控制輸出電路，控制輸出電路根據(jù)PWM控制信號控制電路的開關(guān)狀態(tài)，實現(xiàn)對溫度的控制目的，并且由于設(shè)有電流閉環(huán)控制，在溫度較低的情況下，有效的防止因電流過大而損壞電路；本實用新型的控制電路能夠?qū)囟冗M(jìn)行實時控制與顯示，并可以通過鍵盤單元電路對溫度進(jìn)行設(shè)定，具有可靠性高，抗動態(tài)擾動強，控制精度高，控制響應(yīng)速度迅速的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的電路原理圖；
[0019]圖中各標(biāo)號為:1為單片機控制電路、2為控制輸出電路、3為溫度測量電路、4為電流測量電路、5為鍵盤單元電路、6為顯示電路。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型作進(jìn)一步說明，但本實用新型的內(nèi)容并不限于所述范圍。
[0021]實施例1:如圖1所示，本實用新型的技術(shù)方案是:一種雙閉環(huán)溫度控制電路，包括單片機控制電路1、控制輸出電路2、溫度測量電路3、電流測量電路4、鍵盤單元電路5、顯示電路6 ;其中單片機控制電路I分別與溫度測量電路3、電流測量電路4、鍵盤單元電路5、顯示電路6、控制輸出電路2相連；控制輸出電路2輸出端與電流測量電路4組成串聯(lián)電路。
[0022]所述單片機控制電路I包括單片機U2、電阻R4、電阻R8、電阻R9、晶振Xl、電容Cl、電容C2 ;其中單片機U2的VCC端與直流電源VCC正極電性連接，單片機U2的GND端與地連接，單片機U2的RST端通過電阻串聯(lián)接地，晶振Xl并聯(lián)在單片機U2的XTALl和XTAL2兩端，晶振Xl兩端分別通過電容Cl、電容C2與地連接，電阻R8 —端與直流電源VCC正極電性連接，電阻R8另一端與電阻R9 —端和單片機U2的RST2端電性連接，電阻R9另一端接地。
[0023]所述控制輸出電路2包括電阻R1、光電耦合器U1、繼電器J1、二極管Dl ;其中電阻Rl 一端與單片機U2的CCP端電性連接，電阻Rl另一端與光電耦合器Ul正極輸入端連接，繼電器Jl輸入端與光電耦合器Ul正極輸出端電性連接至直流電源VCC正極，二極管Dl并聯(lián)在繼電器Jl兩端，并且二極管Dl陰極與直流電源VCC正極電性連接。
[0024]所述溫度測量電路3包括數(shù)字溫度傳感器U3 ;其中數(shù)字溫度傳感器U3的VDD端與直流電源VCC正極電性連接，數(shù)字溫度傳感器U3的GND端與地連接，數(shù)字溫度傳感器U3的I/O端與單片機U2的I/O端口電性連接。
[0025]所述電流測量電路4包括電流互感器Tl、整流橋B1、電容C6、電容C7 ;其中電流互感器Tl原邊線圈與繼電器Jl輸出端串聯(lián)，電流互感器Tl副邊線圈與整流橋BI交流輸入端電性連接，電容C6、電容C7組成并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，并并聯(lián)在整流橋BI直流輸出端兩端，電容C6正極與單片機U2的ADC端口電性連接。
[0026]所述鍵盤單元電路5包括電阻R5、電阻R6、電阻R7、開關(guān)Kl、開關(guān)K2、開關(guān)K3、電容C3、電容C4、電容C5 ;其中電阻R5、電阻R6、電阻R7與直流電源VCC正極電性連接，電阻R5、電阻R6、電阻R7另一端分別與單片機U2的I/O端口電性連接，并且電阻R5、電阻R6、電阻R7還分別與開關(guān)Kl、開關(guān)K2、開關(guān)K3組成串聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，電容C3、電容C4、電容C5分別并聯(lián)在開關(guān)Kl、開關(guān)K2、開關(guān)K3兩端。
[0027]所述顯示電路6包括液晶顯示屏IXD1、電位器R2、電阻R3、排阻RPl ;其中液晶顯示屏IXDl的VCC端與直流電源VCC正極電性連接；液晶顯示屏IXDl的GND端和BG GND端與地連接；液晶顯示屏LCDl的VO端通過電位器R2與地連接，液晶顯示屏LCDl的DB端分別與排阻RPl及單片機U2的I/O端口一端電性連接，排阻RPl其他端均與直流電源VCC正極電性連接。
[0028]實施例2:如圖1所示，一種雙閉環(huán)溫度控制電路，包括單片機控制電路1、控制輸出電路2、溫度測量電路3、電流測量電路4、鍵盤單元電路5、顯示電路6 ;其中單片機控制電路I分別與溫度測量電路3、電流測量電路4、鍵盤單元電路5、顯示電路6、控制輸出電路2相連；控制輸出電路2輸出端與電流測量電路4組成串聯(lián)電路。
【權(quán)利要求】
1.一種雙閉環(huán)溫度控制電路，其特征在于:包括單片機控制電路(I)、控制輸出電路(2)、溫度測量電路(3)、電流測量電路(4)、鍵盤單元電路(5)、顯示電路(6);其中單片機控制電路(I)分別與溫度測量電路(3)、電流測量電路(4)、鍵盤單元電路(5)、顯示電路(6)、控制輸出電路(2 )相連；控制輸出電路(2 )輸出端與電流測量電路(4 )組成串聯(lián)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙閉環(huán)溫度控制電路，其特征在于:所述單片機控制電路(I)包括單片機U2、電阻R4、電阻R8、電阻R9、晶振X1、電容Cl、電容C2 ;其中單片機U2的VCC端與直流電源VCC正極電性連接，單片機U2的GND端與地連接，單片機U2的RST端通過電阻串聯(lián)接地，晶振Xl并聯(lián)在單片機U2的XTALl和XTAL2兩端，晶振Xl兩端分別通過電容Cl、電容C2與地連接，電阻R8 —端與直流電源VCC正極電性連接，電阻R8另一端與電阻R9一端和單片機U2的RST2端電性連接，電阻R9另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙閉環(huán)溫度控制電路，其特征在于:所述控制輸出電路(2)包括電阻Rl、光電耦合器Ul、繼電器Jl、二極管Dl ;其中電阻Rl —端與單片機U2的CCP端電性連接，電阻Rl另一端與光電稱合器Ul正極輸入端連接,繼電器Jl輸入端與光電稱合器Ul正極輸出端電性連接至直流電源VCC正極，二極管Dl并聯(lián)在繼電器Jl兩端，并且二極管Dl陰極與直流電源VCC正極電性連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙閉環(huán)溫度控制電路，其特征在于:所述溫度測量電路(3)包括數(shù)字溫度傳感器U3 ;其中數(shù)字溫度傳感器U3的VDD端與直流電源VCC正極電性連接，數(shù)字溫度傳感器U3的GND端與地連接，數(shù)字溫度傳感器U3的I/O端與單片機U2的I/O端口電性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙閉環(huán)溫度控制電路，其特征在于:所述電流測量電路(4)包括電流互感器Tl、整流橋B1、電容C6、電容C7 ;其中電流互感器Tl原邊線圈與繼電器Jl輸出端串聯(lián)，電流互感器Tl副邊線圈與整流橋BI交流輸入端電性連接，電容C6、電容C7組成并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，并并聯(lián)在整流橋BI直流輸出端兩端，電容C6正極與單片機U2的ADC端口電性連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙閉環(huán)溫度控制電路，其特征在于:所述鍵盤單元電路(5)包括電阻R5、電阻R6、電阻R7、開關(guān)K1、開關(guān)K2、開關(guān)K3、電容C3、電容C4、電容C5 ;其中電阻R5、電阻R6、電阻R7與直流電源VCC正極電性連接，電阻R5、電阻R6、電阻R7另一端分別與單片機U2的I/O端口電性連接，并且電阻R5、電阻R6、電阻R7還分別與開關(guān)K1、開關(guān)K2、開關(guān)K3組成串聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，電容C3、電容C4、電容C5分別并聯(lián)在開關(guān)Kl、開關(guān)K2、開關(guān)K3兩端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙閉環(huán)溫度控制電路，其特征在于:所述顯示電路(6)包括液晶顯示屏IXD1、電位器R2、電阻R3、排阻RPl ;其中液晶顯示屏IXDl的VCC端與直流電源VCC正極電性連接；液晶顯示屏IXDl的GND端和BG GND端與地連接；液晶顯示屏IXDl的VO端通過電位器R2與地連接，液晶顯示屏IXDl的DB端分別與排阻RPl及單片機U2的I/O端口一端電性連接，排阻RPl其他端均與直流電源VCC正極電性連接。
【文檔編號】G05D23/20GK203759564SQ201420109488
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】黃國孟, 賴華, 趙潤喆 申請人:昆明理工大學(xué)