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用D触发器制作电子温度控制器
Electronic temperature controller

时间:2010-8-23 22:16:36 来源:互联网 作者:不详 编辑: 【关闭


用D触发器制作电子温度控制器
作者: 张世旺
  《电子报》2002年第47期《用电子温控器取代机械温控器》一文,介绍了一种机外型的温控器装置,它实际上不是直接测温后再调控,而是一个可调的定时器开关,间接地通过调整供电和停电来调温。电路用了三只集成电路、五只三极管和几十个其他元件,制作工作量大而且成本较高。
  现在介绍一种用D触发器制作的该类装置,制作简单经济,效果较好。
  关于用D触发器产生振荡的原理,读者可以参阅《电子报》2004年第17期上《用D触发器组成的方波发生器》一文,该文与本电路的组成极相似,具备原有特点,也是D触发器应用的一种拓宽。
  1.主控制器原理电路
    见图1(供电部分没画,采用方式可因人而异),通过两个电位器的调整,按D触发器CD4013复位端R1和置位端S1状态变化的条件,以控制输出端Q1处于低电平和高电平的工作时间。当Ql输出高电平时,红色指示灯亮,并且驱动晶体管VT导通,继电器吸合,插座上得到交流电源。Ql开关信号的变化使电器工作获得自动调整。
  根据电路组成,可以看出RPl对C1的充电回路决定了复位端R1电附裹位上升的时间(即Q1保持为高电平的时间),达到供电工作时间的调节。
  RP2对C2充电回路则是影响S1的状态,决定Q1在什么时候跳变为高电平,即维持供电开机的时间。电路中两个时间的调节是各自独立有效,互不影响,电容器放电时通过二极管快速完成。当D触发器直流工作电源为+12V,两个电容器Cl和C2都是220μF时,经测试,RP电位器的调节效果见附表所列。
  如果电容器都用l00μF,定时时间相应地减少为表格中时间的一半。
  2.延时供电保护电路
    为了避免突然停电后又立刻来电造成对压缩机的损坏,应该增加延时供电,同时还可以让双D触发器CD4013的另一半物尽其用,电路见图2。
  直流上电时,S2置位端为高电平,使Q2=1,强迫主控制电路的R1端为高电平,Q1被复位控制输出为O,VT晶体管截止,同时C4经过R4逐渐充电。  当复位R2端为1时,Q2=0,主控制电路又按照自己的规律进行振荡变化。R4的大小改变了主控制电路开始进入振荡工作的时间,即达到了延时的目的。R4和CA按电路图的参数,其延时时间约5分钟,与表格中的数据效果相同。
  3.强冷的实现
    如果需要电冰箱更长时间通电,比如速冻水饺,在某些机械温控器上有“强冷”功能的一挡,对于本装置可以增加一个开关K,它闭合时迫使置位Sl为高电平,此时主控制器的充电放电过程被停止,而输出Q1长期保持为高电平,插座持续供电。断开K,控制电路照常工作。人工操作进入强冷,不会受延时供电保护部分的影响。
用D触发器制作电子温度控制器
  4.安装事项工作调节
   RP1和停电调节RP2两个电位器,最好采用对数式的,便于分清高阻值区域的调整,使较长时间的“时间刻度”更加准确细化。为了方便不同的使用情况,可以在RP支路串联适当大小的电阻作为起始电阻值,同时也将扩大调节时间的范围。电位器和指示灯、开关K都安装在设备的外部,便于观察和调节操作。电容器的容量不求很准确,但是要求漏电电流小。本电路的工作电源,主要由继电器的参数决定,CMOS集成电路能够在3~15V的电源工作,控制的时间效果有些不同。
  5.本装置的优点
   (1)机械温控器,在冬天环境温度低时,常常要进行温度补偿(例如使电热器工作),否则难以启动压缩机。这里介绍的时间控制方式没有这种现象,也不会带来额外无用的热消耗。(2)温度调节由工作时间以及停电时间相配合进行机外控制。不必打开电冰箱的门来变换。(3)选择合适的定时参数后,可以直接用于其他各种定时控制,如照明、保温、彩灯等。
 

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