專利名稱：電子溫度控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子溫度控制器，特別是制冷設(shè)備的溫度控制器。
現(xiàn)有的制冷設(shè)備(如電冰箱、冰柜、空調(diào)機(jī)等)幾乎都采用機(jī)械式溫度控制器，它是利用充氣溫包(或毛細(xì)管)中的氣體受溫度變化而產(chǎn)生熱脹冷縮的現(xiàn)象，使金屬波紋管產(chǎn)生應(yīng)力和位移，控制彈簧和杠桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)電觸頭動(dòng)作，切斷或接通電路，從而控制壓縮機(jī)停機(jī)或運(yùn)轉(zhuǎn)。這種溫度控制器溫度控制范圍一般較窄，溫度控制精度差，而且容易發(fā)生故障。
另外，上述溫度控制器沒有保護(hù)制冷壓縮機(jī)的功能，而活塞式制冷壓縮機(jī)最忌瞬間斷電和停機(jī)后馬上起動(dòng)，因?yàn)檫@樣很容易燒壞壓縮機(jī)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種具有延時(shí)起動(dòng)、電壓保護(hù)、溫區(qū)顯示等多種功能的電子溫度控制器。
本電子溫度控制器由穩(wěn)壓電源、基本溫度控制單元、延時(shí)啟動(dòng)控制單元、過電壓欠電壓保護(hù)單元、溫區(qū)顯示單元等各部分電路組成。各部分電路結(jié)構(gòu)及原理如下一、穩(wěn)壓電源由電源變壓器電路Ⅰ、整流電路Ⅱ、穩(wěn)壓電路Ⅲ依次連接而成，其中電源變壓器B初級(jí)線圈側(cè)串聯(lián)有熔斷器RD，整流電路采用通用的橋式整流電路，穩(wěn)壓電路選用三端集成穩(wěn)壓器，如7812型穩(wěn)壓集成塊，三端集成穩(wěn)壓電路輸入和輸出分別并聯(lián)濾波電容C1和C2。
二、基本溫度控制單元由溫度探測(cè)電路Ⅳ、溫差訊號(hào)放大電路Ⅴ及控制執(zhí)行電路Ⅵ依次連接構(gòu)成，其中溫度探測(cè)路Ⅳ為一個(gè)電壓信號(hào)比較電路，由分別并聯(lián)在穩(wěn)壓電源兩端的兩個(gè)串聯(lián)支R1、D5和R2、W1、W2、R4構(gòu)成，其中二極管D5為感溫元件，電壓比較信號(hào)分別由D5的正極和W1的滑臂輸出，在D5的輸出引線和W1的輸出引線與地之間分別并聯(lián)電容C3和C4，另外W1兩端可并聯(lián)一個(gè)電阻R3；在電路設(shè)計(jì)上，使R1＝R2＞＞(W1＋W2＋R4)，C3＜C4；溫差訊號(hào)放大電路Ⅴ為一個(gè)通用的差動(dòng)放大器電路，由R5、R6、R7、R8和運(yùn)算放大器A1構(gòu)成，感溫元件D5的輸出接差動(dòng)放大器的正輸入端，W1的滑臂接差動(dòng)放大器的負(fù)輸入端；控制執(zhí)行電路Ⅵ由一個(gè)滯后電壓比較器和繼電器J組成，滯后電壓比較器由R10、R11、R12、R13和運(yùn)算放大器A2構(gòu)成，其中，R10、R11構(gòu)成一個(gè)電源分壓電路，R10、R11之間的分壓點(diǎn)U4接電阻R12，R13為反饋電阻，運(yùn)算放大器A1的輸出通過R9接運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入端，A2的輸出接繼電器J。
整個(gè)溫度控制單元各部分元器件的作用和工作原理為溫度探測(cè)由二極管D5來實(shí)現(xiàn)，利用在恒流條件下普通二極管的正向壓降與溫度之間的線性變化關(guān)系，即溫度每升高1℃度，二極管的正向壓降降低2mV，這稱為二極管的溫度靈敏度，用C表示，即C＝－2mV。
由于R1遠(yuǎn)大于D5的正向電阻，R2＞＞(W1＋W2＋R4)，且R1＝R2，因此可以認(rèn)為集成電路A1的正、負(fù)輸入端是平衡的，且流過二極管D5的電流是恒定的，即D5在恒流條件下工作；W1為溫度預(yù)置電位器，兩端并聯(lián)的R3可以調(diào)節(jié)溫度預(yù)置的范圍，可變電阻W2是調(diào)節(jié)基準(zhǔn)溫度高低的。
W1的滑臂電位值提供了預(yù)置溫度的相應(yīng)電位U2，D5的正端電位提供了一個(gè)與制冷設(shè)備實(shí)際溫度相對(duì)應(yīng)的電位U1，U2和U1之差經(jīng)差動(dòng)放大電路放大，當(dāng)制冷設(shè)備溫度高于預(yù)置溫度時(shí)，U1＜U2，差動(dòng)放大器A1的輸出U3＝0，由于滯后電壓比較器A2的正端有一個(gè)固定的正電壓U4，而這時(shí)它的負(fù)端輸入U(xiǎn)3＝0，故A2的輸出U5為高電位，電器J吸合，制冷壓縮機(jī)啟動(dòng)。隨著壓縮機(jī)工作，制冷設(shè)備溫度下降，D5的正端電位U1升高，當(dāng)制冷設(shè)備的溫度下降到預(yù)置溫度以后，U1＞U2，A1有輸出，U3＞0，由于A2是一個(gè)滯后電壓比較器，當(dāng)U3升高到大于U4的某一點(diǎn)后，A2截止，U5＝0，繼電器斷開，壓縮機(jī)停止工作，在實(shí)際工作中U3小于U4一定值時(shí)，U5就呈現(xiàn)高電位。
滯后電壓比較器的滯后電壓△U由R12、R13決定，公式為△U＝ (R12)/(R12+R13) ·U5；由于存在這一滯后電壓，使得制冷設(shè)備不會(huì)頻繁地停機(jī)和開機(jī)，壓縮機(jī)必須繼續(xù)工作一段時(shí)間使制冷設(shè)備的溫度下降到某一值后，壓縮機(jī)才停止工作。制冷設(shè)備這個(gè)溫度差叫開停機(jī)溫差△t，它與滯后電壓△U的關(guān)系為C×△t×β＝△U＝ (R12)/(R12+R13) ·U5這里C為二極管的溫度靈敏度，C＝－2mV／℃；β為差動(dòng)放大器A1的放大倍數(shù)，從式中可以看出，通過調(diào)整R13的值，可以調(diào)節(jié)制冷設(shè)備的開停機(jī)溫差(△t)值。
電路中C3、C4為抗干擾用，同時(shí)C4＞C3以保證在通電瞬間A1有輸出，使A2無輸出，U5＝0，繼電器不吸合，壓縮機(jī)不工作。
三、延時(shí)啟動(dòng)控制單元Ⅶ由R15、C6組成的阻容延時(shí)電路、并聯(lián)在R15、C6兩端的R14、電壓比較器A3及二極管D6、D7組成；電壓比較器A3，其正輸入端接R10、R11構(gòu)成的分壓電路的分壓點(diǎn)，負(fù)輸入端接C6的正端；阻容延時(shí)電路的R15一端接穩(wěn)壓電源正極，C6負(fù)端接A2的輸出端；二極管D6并聯(lián)在A3的兩輸入端，正極接A3的負(fù)輸入端，負(fù)極接A3的正輸入端；A3的輸出接二極管D7的正極，二極管D7的負(fù)極接A2的負(fù)輸入端。
本延時(shí)啟動(dòng)控制單元的作用是在通電、停機(jī)、瞬間斷電等情況下保證壓縮機(jī)經(jīng)過阻容延時(shí)電路這段延時(shí)時(shí)間后再啟動(dòng)。其工作原理是(1)通電延時(shí)啟動(dòng)在通電瞬間，穩(wěn)壓電源通過R15向C6充電，U6＝0，由于U7為一個(gè)正的常數(shù)，A3有一個(gè)滿的正電壓輸出U8，這個(gè)電壓通過D7加到A2的負(fù)輸入端，使A2截止，U5＝0，繼電器不吸合，壓縮機(jī)不能工作；隨著C6逐漸充電，經(jīng)過時(shí)間常數(shù)R15、C6后一定值，U6＞U7，A3截止，U8＝0，延時(shí)電路對(duì)A2負(fù)輸入端不起作用，繼電器J恢復(fù)受溫度控制單元電路控制；(2)瞬間斷電延時(shí)啟動(dòng)在斷電瞬間，聚集在C6上的電荷迅速通過A2和J釋放，使U6＝0，再通電時(shí)，電路重復(fù)(1)的延時(shí)啟動(dòng)過程；(3)開停機(jī)間隔延時(shí)壓縮機(jī)運(yùn)行一定時(shí)間后，制冷設(shè)備溫度降到預(yù)置溫度以下時(shí)，繼電器斷開，壓縮機(jī)停止工作，這時(shí)U5＝0，電容C6通過A2和繼電器J放電，U6＜U7，A3輸出正電壓U8，A2截止，重復(fù)(1)的過程，保證壓縮機(jī)在延時(shí)時(shí)間間隔內(nèi)不能重新啟動(dòng)。
四、過電壓欠電壓保護(hù)電路為一個(gè)窗口電壓比較電路Ⅷ，當(dāng)電壓高于某一值或低于某一值時(shí)均無輸出。由分別串聯(lián)連接的R16、W3、R17和R21、R22、R23、運(yùn)算放大器A4及R18、R19、R20、二極管D9、D10、電容C8組成。其連接方式是串聯(lián)支路R16、W3、R17接在橋式整流電路的正輸出端和地之間，串聯(lián)支路R21、R22、R23接在穩(wěn)壓電路的正輸出端和地之間；R19、D9、D10、R20依次串聯(lián)，然后并聯(lián)在R22兩端，二極管D9、D10均為正向連接，兩二極管之間的接點(diǎn)和W3的滑臂之間接有R18；運(yùn)算放大器A4的正輸入端接D10的負(fù)極，負(fù)端接D9的正極；A4輸出端接二極管D8的正極，D8的負(fù)極接運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入端。
本過電壓欠電壓保護(hù)電路的原理是由于穩(wěn)壓電源輸出的電壓是穩(wěn)定的，又因R19、R20遠(yuǎn)大于R21、R22、R23，因此U9、U11兩點(diǎn)的電壓相對(duì)穩(wěn)定，當(dāng)電源電壓高于某一值時(shí)，U10＞U9＞U11，D9截止，D10導(dǎo)通，A4的正端輸入接近U10(相差一個(gè)二極管的正向壓降0.6V)，A4輸出高電位，此電位通過D8加到A2的負(fù)輸入端，使A2截止，U5＝0，壓縮機(jī)停止工作；當(dāng)電源電壓低于某一值使U10＜U11時(shí)，這時(shí)U10＜U11＜U9，二極管D9導(dǎo)通，D10截止，這時(shí)A4的負(fù)輸入端接近U10＜U11，A4輸出高電位，此電位通過D8加到A2的負(fù)輸入端，使壓縮機(jī)停止工作。
而當(dāng)電源電壓在某一范圍之內(nèi)，使U10這點(diǎn)電壓在U9和U11之間，即U9＞U10＞U11，這時(shí)因A4的負(fù)輸入端電壓高于下端，輸出為零，對(duì)A2不起作用。
調(diào)節(jié)R22的值，可調(diào)節(jié)U9和U11兩點(diǎn)的電壓寬度，從而調(diào)節(jié)高低電壓的范圍，調(diào)節(jié)可變電阻W3，可調(diào)節(jié)電壓的中間值高低。電容C8和R18組成一個(gè)積分電路，可以避免瞬間的過電壓或欠電壓造成A2的誤工作。
五、溫區(qū)顯示單元溫區(qū)顯示單元由電壓訊號(hào)比較電路Ⅸ、差動(dòng)放大電路Ⅹ、顯示電路Ⅺ組成，R24、R25、W4依次串聯(lián)連接，然后并聯(lián)在穩(wěn)壓電源的輸出兩端，在R24和R25之間引出供比較的基準(zhǔn)電壓，接差動(dòng)放大電路的負(fù)輸入端，差動(dòng)放大電路的正輸入端接感溫元件D5的正端；差動(dòng)放大電路由R26、R27、R28、R29、R30、W5和運(yùn)算放大器B1組成，其中R26、R27為輸入電阻，R29、R30為反饋電阻，在R29和R30之間引出線與地之間接W5，R30和W5構(gòu)成分流電路，作用是提高差動(dòng)放大器的放大倍數(shù)；顯示電路由運(yùn)算放大器B2、B3、B4、電阻R31－R38、發(fā)光二極管D11－D14組成，R31、R32、R33、R34依次串聯(lián)連接構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)支路；R38、D11、R36、D12、R35、D13、R37、D14依次串聯(lián)連接，構(gòu)成另一串聯(lián)支路；兩串聯(lián)支路分別并聯(lián)在穩(wěn)壓電源正負(fù)極，其中發(fā)光二極管均為正向連接，運(yùn)算放大器B2、B3、B4的正輸入端依次接差動(dòng)放大器B1的輸出端，它們的負(fù)輸入端依次分別接在R31和R32，R32和R33，R33和R34之間，它們的輸出端依次接D13、D12、D11的負(fù)極。
本電路的溫區(qū)顯示原理是，首先調(diào)節(jié)溫度控制單元中的溫度預(yù)置可變電阻W1，將溫度預(yù)置在某一溫度，例如－12℃，然后調(diào)節(jié)W4，使B1的輸出電壓U12＞U13，則B2、B3、B4都有高的正電壓輸出，這時(shí)D11、D12、D13不發(fā)光，D14發(fā)光顯示深冷溫區(qū)；若溫度預(yù)置上調(diào)，隨著溫度升高，在某一溫度段，U13＞U12，則B2輸出為零，B3、B4滿輸出，這時(shí)D11、D12、D14不發(fā)光，D13發(fā)光顯示這一溫區(qū)；若溫度繼續(xù)上調(diào)，至某一溫度段，U14＞U12，則B2、B3輸出為零，B4滿輸出，這時(shí)D11、D13、D14不發(fā)光，D12導(dǎo)通，發(fā)光顯示這一溫區(qū)；溫度再升高，至某一點(diǎn)，使U12＜U15，則B1、B2、B3輸出均為零，這時(shí)D12、D13、D14不發(fā)光，只有D11發(fā)光，顯示高溫區(qū)段。
下面給出本實(shí)用新型的附圖
和實(shí)施例。
圖一是本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施電路圖，其中A1、A2、A3、A4和B1、B2、B3、B4采用兩塊四運(yùn)算放大集成塊F324。
圖二是上述實(shí)施電路的元器件布置圖，本電子溫度控制器與現(xiàn)有制冷設(shè)備所用溫度控制器相比，具有功能齊全，調(diào)溫范圍寬，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于采用通用的集成電路元件，因此結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試容易，成本低廉。適用于包括空調(diào)、冷庫、冰柜在內(nèi)的各種制冷設(shè)備的溫度調(diào)節(jié)和控制。
權(quán)利要求1.一種電子溫度控制器，由穩(wěn)壓電源、溫度控制電路組成，穩(wěn)壓電源包括電源變壓器、橋式整流和三端集成穩(wěn)壓器，本實(shí)用新型的特征是所述的溫度控制電路由溫度探測(cè)電路、溫差訊號(hào)放大電路及控制執(zhí)行電路依次連接構(gòu)成，其中(1)溫度探測(cè)電路為一個(gè)電壓訊號(hào)比較電路，由分別并聯(lián)在穩(wěn)壓電源兩端的兩個(gè)串聯(lián)支路R1、D5和R2、W1、W2、D4構(gòu)成，其中二極管D5為感溫元件，分別由D5的正極和W1的滑臂引出兩根電壓比較信號(hào)輸出線，并在兩輸出線與地之間分別并聯(lián)電容C3和C4；(2)溫差訊號(hào)放大電路為一個(gè)通用的差動(dòng)放大器電路，D5的輸出線接差動(dòng)放大器的正輸入端，W1的輸出線接差動(dòng)放大器的負(fù)輸入端；(3)控制執(zhí)行電路由一個(gè)滯后電壓比較器和繼電器J組成，滯后電壓比較器由R10、R11和運(yùn)算放大器A2構(gòu)成，其中，R10、R11構(gòu)成電源分壓電路，R10、R11之間的分壓點(diǎn)接A2的正端輸入電阻R12，A2的負(fù)輸入端接A1的輸出電阻R9，R13為反饋電阻，A2的輸出接繼電器J。
2.按照權(quán)利要求1所述的電子溫度控制器，其特征是有一個(gè)延時(shí)啟動(dòng)控制電路，由R15、C6組成的阻容延時(shí)電路、并聯(lián)在R15、C6兩端的R14、電壓比較器A3及二極管D6、D7組成；A3的正輸入端接R10、R11構(gòu)成的分壓電路的分壓點(diǎn)，負(fù)輸入端接C6的正端；阻容延時(shí)電路的R15一端接穩(wěn)壓電源正極，C6的負(fù)端接A2的輸出端；二極管D6并聯(lián)在A3的兩輸入端，正極接A3的負(fù)輸入端，負(fù)極接A3的正輸入端；A3的輸出接二極管D7的正極，二極管D7的負(fù)極接A2負(fù)輸入端。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的電子溫度控制器，其特征是有過電壓欠電壓保護(hù)電路，為窗口電壓比較電路，由分別串聯(lián)連接的R16、W3、R17和R21、R22、R23，運(yùn)算放大器A4，及R18、R19、R20，二極管D9、D10，電容C8組成，其連接方式是串聯(lián)支路R16、W3、R17接在橋式整流電路的正輸出端和地之間，串聯(lián)支路R21、R22、R23接在穩(wěn)壓電源的正輸出端和地之間；R19、D9、D10、R20依次串聯(lián)，然后并聯(lián)在R22兩端，二極管D9、D10均為正向連接，兩二極管之間的接點(diǎn)和W3的滑臂之間有R18；運(yùn)算放大器A4的兩輸入端正端接D10的負(fù)極，負(fù)端接D9的正極；A4的輸出端接二極管D8的正極，D8的負(fù)極接A2的負(fù)輸入端。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的電子溫度控制器，其特征是有一個(gè)溫區(qū)顯示電路，由電壓訊號(hào)比較電路、差動(dòng)放大電路、顯示電路組成，其中電壓訊號(hào)比較電路，包括R24、R25、W4串聯(lián)支路和R1、D5串聯(lián)支路，R24和R25之間引出基準(zhǔn)電壓引出線，接差動(dòng)放大電路的負(fù)輸入端，D5的正端引出線接差動(dòng)放大電路的正輸入端；顯示電路由運(yùn)算放大器B2、B3、B4，電阻R31－R38，發(fā)光二極管D11－D14組成，R31、R32、R33、R34依次連成一個(gè)串聯(lián)支路，R38、D11、R36、D12、R35、D13、R37、D14依次連接成另一個(gè)串聯(lián)支路，兩串聯(lián)支路分別并聯(lián)在穩(wěn)壓電源正、負(fù)兩極，發(fā)光二極管均為正向連接，運(yùn)算放大器B2、B3、B4、的正輸入端依次分別接在差動(dòng)放器B1的輸出端，它們的負(fù)輸入端依次分別接在R31和R32、R32和R33、R33和R34之間，它們的輸出端依次接D13、D12、D11的負(fù)極。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電子溫度控制器，由穩(wěn)壓電源，基本溫度控制，延時(shí)啟動(dòng)控制，過電壓欠電壓保護(hù)，溫區(qū)顯示等部分電路組成。具有溫度預(yù)置、溫差調(diào)節(jié)、延時(shí)啟動(dòng)、高低電壓保護(hù)、溫區(qū)顯示等多種功能。適用于包括空調(diào)、冰箱、冰柜在內(nèi)的各種制冷設(shè)備的溫度調(diào)節(jié)、控制，與現(xiàn)有的制冷設(shè)備溫度控制器相比，具有功能齊全，調(diào)溫范圍寬，性能可靠，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05D23/24GK2042978SQ8821797
公開日1989年8月16日 申請(qǐng)日期1988年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1988年11月22日
發(fā)明者趙鴻祥 申請(qǐng)人:趙鴻祥