專利名稱：溫度控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度控制電路，尤其涉及一種溫度平衡性好并且能夠調(diào)節(jié)加熱和制冷功率的溫度控制電路。
背景技術(shù)：
目前常用的溫度控制電路采用的是開關(guān)控制方式，即當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，加熱開關(guān)打開，半導(dǎo)體制冷器開始加熱；當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，加熱開關(guān)關(guān)閉，制冷開關(guān)打開，半導(dǎo)體制冷器開始制冷。這種采用開關(guān)控制方式的溫度控制電路的缺點(diǎn)在于半導(dǎo)體制冷器總是在加熱和制冷之間來回切換。
并且，這種溫度控制電路的半導(dǎo)體制冷器工作功率是恒定的，不能根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行變化，這樣就影響了加熱或制冷的效率，使達(dá)到溫度平衡的時(shí)間長，并且即使達(dá)到溫度平衡后，由于半導(dǎo)體制冷器總需要在加熱和制冷之間來回切換，因此溫度也是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)的，造成溫度平衡性不佳。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種溫度平衡性好，并且能夠調(diào)節(jié)加熱和制冷功率的溫度控制電路。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的電路具有如下結(jié)構(gòu)特征。
如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的溫度控制電路由分壓網(wǎng)絡(luò)11、第一輸入網(wǎng)絡(luò)12、第二輸入網(wǎng)絡(luò)13、控制網(wǎng)絡(luò)14、輸出控制網(wǎng)絡(luò)15和調(diào)溫裝置16構(gòu)成，其中分壓網(wǎng)絡(luò)11的輸出端與第一輸入網(wǎng)絡(luò)12的輸入端相連，為第一輸入網(wǎng)絡(luò)12提供多個(gè)不同的參考電壓；第一輸入網(wǎng)絡(luò)12連接該分壓網(wǎng)絡(luò)11和控制網(wǎng)絡(luò)14，接收來自分壓網(wǎng)絡(luò)11的多個(gè)不同參考電壓并擇一輸出至控制網(wǎng)絡(luò)14；第二輸入網(wǎng)絡(luò)13的輸出端與控制網(wǎng)絡(luò)14的輸入端相連，其監(jiān)測外界溫度并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果向控制網(wǎng)絡(luò)14輸出相應(yīng)的監(jiān)測電壓；控制網(wǎng)絡(luò)14的輸入端與第一輸入網(wǎng)絡(luò)12和第二輸入網(wǎng)絡(luò)13的輸出端相連，輸出端與輸出控制網(wǎng)絡(luò)15的輸入端相連，所述控制網(wǎng)絡(luò)14接收第一輸入網(wǎng)絡(luò)12和第二輸入網(wǎng)絡(luò)13提供的電壓并輸出相應(yīng)的電壓；輸出控制網(wǎng)絡(luò)15連接控制網(wǎng)絡(luò)14和調(diào)溫裝置16，將控制網(wǎng)絡(luò)14輸出的電壓提供給調(diào)溫裝置16；調(diào)溫裝置16與輸出控制網(wǎng)絡(luò)15相連，根據(jù)該輸出控制網(wǎng)絡(luò)15提供的電壓進(jìn)行制冷或制熱。
上述第二輸入網(wǎng)絡(luò)13由第一電阻、第二電阻和電壓跟隨器組成，其中第一電阻為熱敏電阻，其一端與電源相連；第二電阻為固定阻值電阻，其一端接地；上述第一電阻和第二電阻的另一端通過導(dǎo)線連接到電壓跟隨器的輸入端；電壓跟隨器的輸出端作為第二輸入網(wǎng)絡(luò)13的輸出端與控制網(wǎng)絡(luò)14相連。
上述控制網(wǎng)絡(luò)14由放大器、第一電容和第三電阻組成，其中放大器的輸入端和輸出端分別作為控制網(wǎng)絡(luò)14的輸入端和輸出端，第一電容與第三電阻并聯(lián)且跨接在該放大器的反相輸入端和輸出端。
上述輸出控制網(wǎng)絡(luò)15由第一二極管、第二二極管、第一三極管和第二三極管組成，其中第一二極管正向接入電路并與第一三極管的基極和發(fā)射極串聯(lián)形成第一支路；第二二極管反向接入電路并與第二三極管的基極和發(fā)射極串聯(lián)形成第二支路；上述第一支路與第二支路并聯(lián)；第一三極管的集電極連接高電壓，第二三極管的集電極連接低電壓。
本實(shí)用新型的溫度控制電路還包括一電阻，該電阻兩端分別連接輸出控制網(wǎng)絡(luò)15的輸出端和控制網(wǎng)絡(luò)14的放大器的反相輸入端。
優(yōu)選地，上述調(diào)溫裝置16是半導(dǎo)體制冷器。
根據(jù)本實(shí)用新型的溫度控制電路，當(dāng)溫度達(dá)到平衡后，施加到調(diào)溫裝置上的電壓小，即調(diào)溫裝置以小功率進(jìn)行制熱或制冷，該調(diào)溫裝置制熱或制冷的功率與系統(tǒng)散發(fā)熱量或吸收熱量的功率相當(dāng)，溫度變化很小，溫度變化曲線平滑，具有很好的溫度平衡性。


圖1為本實(shí)用新型的溫度控制電路的框圖。
圖2為本實(shí)用新型的溫度控制電路中分壓網(wǎng)絡(luò)的電路圖。
圖3為本實(shí)用新型的溫度控制電路中除分壓網(wǎng)絡(luò)外的其他部分的電路圖。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合圖1對本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的溫度控制電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。這里，符號標(biāo)記為本實(shí)用新型的說明提供參考。
在圖2中，附圖標(biāo)記VR1、VR2、VR3、VR4表示電位器，采用的型號為3296，阻值1kΩ，其分別與不同阻值的電阻如R4和R8、R3和R7、R2和R6、R1和R5串聯(lián)構(gòu)成4個(gè)并聯(lián)支路，通過改變電位器的阻值來輸出不同的參考電壓如VTR1、VTR2、VTR3和VTR4。由于上述結(jié)構(gòu)已為本領(lǐng)域技術(shù)人員習(xí)知，故不作詳細(xì)說明。
雖然本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方案以4個(gè)參考電壓為例進(jìn)行說明，但是可以理解參考電壓的數(shù)量可為多個(gè)。
如圖3所示，上述參考電壓輸入多路選擇器輸入端，這里，該多路選擇器利用型號為4052的集成電路IC1來實(shí)現(xiàn)，其中管腳1、2、4、5分別輸入?yún)⒖茧妷篤TR1、VTR2、VTR3，和VTR4，管腳3作為輸出端。該集成電路IC1根據(jù)設(shè)定的溫度選擇輸出該多個(gè)參考電壓中的一個(gè)。設(shè)輸出的參考電壓為VTR，該參考電壓VTR經(jīng)阻值為10kΩ的電阻R9輸入到放大器IC2B的反相輸入端。同時(shí)，該放大器IC2B的同相輸入端也輸入一監(jiān)測電壓VTT。該監(jiān)測電壓VTT是12V的電源電壓經(jīng)熱敏電阻RT和阻值為6.8kΩ的電阻R10分壓后產(chǎn)生并通過電壓跟隨器IC2A輸入的。本實(shí)施例中放大器IC2B采用運(yùn)算放大器TL082，其中管腳5作為同相輸入端，管腳6作為反相輸入端，管腳7作為輸出端。電壓跟隨器IC2A也采用運(yùn)算放大器TL082，其中管腳3作為輸入端，管腳1作為輸出端，管腳2通過導(dǎo)線與管腳1相連。熱敏電阻RT采用52kΩ的負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻。由于負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻具有阻值隨溫度升高而降低的特性，所以監(jiān)測電壓VTT的大小也因此隨溫度而變化。當(dāng)溫度上升時(shí)，熱敏電阻RT的阻值降低，監(jiān)測電壓VTT升高；反之當(dāng)溫度下降時(shí)，熱敏電阻RT的阻值升高，則監(jiān)測電壓VTT降低。
電容C1和電阻R12形成并聯(lián)電路，其兩端分別與放大器IC2B的反相輸入端和輸出端相連。電容C1電容容量為0.1F，主要用于濾波；電阻R12的阻值為4.7MΩ，其與電阻R9構(gòu)成放大器IC2B的增益。放大器IC2B的增益滿足Gain(增益)＝R12/R9，計(jì)算得增益為470。放大器IC2B根據(jù)輸入的參考電壓VTR和監(jiān)測電壓VTT提供適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電壓VR。驅(qū)動(dòng)電壓VR通過電阻R11施加到由二極管和三極管組成的并聯(lián)電路中。在所述并聯(lián)電路中，三極管T1的基極引出端和發(fā)射極引出端與正接二極管D1串聯(lián)形成第一并聯(lián)支路，三極管T2的基極引出端和發(fā)射極引出端與反接二極管D2串聯(lián)形成第二并聯(lián)支路。第一并聯(lián)支路與第二并聯(lián)支路分別于正電壓輸入和負(fù)電壓輸入的情況下工作。三極管TI的發(fā)射極引出端與三極管T2的發(fā)射極引出端之間的接點(diǎn)P對應(yīng)的電壓即為提供給半導(dǎo)體制冷器31的輸出電壓VP。
二極管D1和D2采用整流二極管IN4001，三極管T1采用TIP122，三極管T2采用TIP127。并且，三極管T1的集電極接J2.4+9.5V高電壓，三極管T2的集電極接J2.5-9.5V低電壓。
上述半導(dǎo)體制冷器31具有這樣的特性其上施加正電壓時(shí)，該半導(dǎo)體制冷器31制冷；其上施加負(fù)電壓時(shí)，該半導(dǎo)體制冷器31制熱。
假設(shè)處于導(dǎo)通狀態(tài)的三極管T1、T2的直流基極電壓為VBE，二極管D1、D2的正向電壓降為VD。這樣，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓VR為正且高于或等于導(dǎo)通電壓Von(Von＝VBE+VD)時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，三極管T1打開，允許電流流過二極管D1、三極管T1，從而為半導(dǎo)體制冷器31提供正輸出電壓VP，該半導(dǎo)體制冷器31根據(jù)該正輸出電壓VP進(jìn)行制冷。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓VR為負(fù)且值大于或等于導(dǎo)通電壓Von(Von＝VBE+VD)時(shí)，二極管D2導(dǎo)通，三極管T2打開，允許電流流過三極管T2、二極管D2，從而為半導(dǎo)體制冷器31提供負(fù)輸出電壓-VP，該半導(dǎo)體制冷器31根據(jù)該負(fù)輸出電壓-VP進(jìn)行制熱。
此外，通過電阻R13，輸出電壓VP被反饋回放大器IC2B的反相輸入端。電阻R13的阻值優(yōu)選為470kΩ。
下面，對本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的溫度控制電路的具體工作進(jìn)行說明。
當(dāng)實(shí)際溫度明顯高于設(shè)定的溫度時(shí)，監(jiān)測電壓VTT大于參考電壓VTR，放大器IC2B工作在非線性區(qū)并輸出正驅(qū)動(dòng)電壓VR，且該驅(qū)動(dòng)電壓VR的波動(dòng)范圍很小可視為固定值。該驅(qū)動(dòng)電壓VR經(jīng)第一并聯(lián)支路作為電壓VP輸出并施加到半導(dǎo)體制冷器31，半導(dǎo)體制冷器31以恒定功率開始制冷。同時(shí)，該電壓VP通過電阻R13反饋回放大器IC2B，以增強(qiáng)信號的穩(wěn)定性。由于半導(dǎo)體制冷器31的制冷，實(shí)際溫度快速下降，從而導(dǎo)致監(jiān)測電壓VTT不斷降低。當(dāng)實(shí)際溫度降至與設(shè)定溫度相近即監(jiān)測電壓VTT與參考電壓VTR差別小時(shí)，放大器IC2B工作在線性放大區(qū)，其輸出的驅(qū)動(dòng)電壓VR與監(jiān)測電壓VTT和參考電壓VTR的差成比例，隨(VTT-VTR)的減小而減小。同樣，輸出電壓VP以及半導(dǎo)體制冷器31的制冷功率都是隨監(jiān)測電壓VTT和參考電壓VTR的差的減小而減小。最后當(dāng)監(jiān)測電壓VTT降到和參考電壓VTR基本相當(dāng)時(shí)，輸出電壓VP的大小使半導(dǎo)體制冷器31的制冷功率正好與系統(tǒng)吸收的熱量相等，此時(shí)放大器IC2B輸出的驅(qū)動(dòng)電壓VR和輸出電壓VP都是不變小電壓，因此溫度變化很小，溫度平衡性好。
類似地，當(dāng)實(shí)際溫度明顯低于設(shè)定的溫度時(shí)，監(jiān)測電壓VTT小于參考電壓VTR，因此放大器IC2B輸出負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓-VR，且該驅(qū)動(dòng)電壓-VR為固定值。該驅(qū)動(dòng)電壓-VR經(jīng)第二并聯(lián)支路作為電壓-VP輸出并施加到半導(dǎo)體制冷器31，半導(dǎo)體制冷器31以恒定功率開始制熱。同時(shí)，該電壓-VP通過電阻R13反饋回放大器IC2B，以增強(qiáng)信號的穩(wěn)定性。由于半導(dǎo)體制冷器31的制熱，實(shí)際溫度快速上升，從而導(dǎo)致監(jiān)測電壓VTT不斷升高。最后當(dāng)監(jiān)測電壓VTT升到和參考電壓VTR基本相當(dāng)時(shí)，輸出電壓-VP使半導(dǎo)體制冷器31的制熱功率正好與系統(tǒng)散發(fā)的熱量相等，此時(shí)放大器IC2B輸出的驅(qū)動(dòng)電壓-VR和輸出電壓-VP都是不變小電壓。
盡管基于說明目的本實(shí)用新型已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了公開，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，各種改變、增加和替代都是可能的。因此，本實(shí)用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求書的范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求1.一種溫度控制電路，由分壓網(wǎng)絡(luò)、第一輸入網(wǎng)絡(luò)、第二輸入網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)、輸出控制網(wǎng)絡(luò)和調(diào)溫裝置構(gòu)成，其特征在于分壓網(wǎng)絡(luò)的輸出端與第一輸入網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連，為第一輸入網(wǎng)絡(luò)提供多個(gè)不同的參考電壓；第一輸入網(wǎng)絡(luò)連接該分壓網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)，接收來自分壓網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)不同參考電壓并擇一輸出至控制網(wǎng)絡(luò)；第二輸入網(wǎng)絡(luò)的輸出端與控制網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連，其監(jiān)測外界溫度并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果向控制網(wǎng)絡(luò)輸出相應(yīng)監(jiān)測電壓；控制網(wǎng)絡(luò)的輸入端與第一輸入網(wǎng)絡(luò)和第二輸入網(wǎng)絡(luò)的輸出端相連，輸出端與輸出控制網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連，所述控制網(wǎng)絡(luò)接收第一輸入網(wǎng)絡(luò)和第二輸入網(wǎng)絡(luò)提供的電壓并輸出相應(yīng)的電壓；輸出控制網(wǎng)絡(luò)連接控制網(wǎng)絡(luò)和調(diào)溫裝置，將控制網(wǎng)絡(luò)輸出的電壓提供給調(diào)溫裝置；調(diào)溫裝置與輸出控制網(wǎng)絡(luò)相連，根據(jù)上述輸出控制網(wǎng)絡(luò)提供的電壓進(jìn)行制冷或制熱。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度控制電路，其特征在于第二輸入網(wǎng)絡(luò)由第一電阻、第二電阻和電壓跟隨器組成，其中第一電阻為熱敏電阻，其一端與電源相連；第二電阻為固定阻值電阻，其一端接地；上述第一電阻和第二電阻的另一端通過導(dǎo)線連接到電壓跟隨器的輸入端；電壓跟隨器的輸出端作為第二輸入網(wǎng)絡(luò)的輸出端與控制網(wǎng)絡(luò)相連。
3.如權(quán)利要求1所述的溫度控制電路，其特征在于所述控制網(wǎng)絡(luò)由放大器、第一電容和第三電阻組成，其中放大器的輸入端和輸出端分別作為控制網(wǎng)絡(luò)的輸入端和輸出端，第一電容與第三電阻并聯(lián)且跨接于該放大器的反相輸入端和輸出端。
4.如權(quán)利要求1所述的溫度控制電路，其特征在于輸出控制網(wǎng)絡(luò)由第一二極管、第二二極管、第一三極管和第二三極管組成，其中第一二極管正向接入電路并與第一三極管的基極和發(fā)射極串聯(lián)形成第一支路；第二二極管反向接入電路并與第二三極管的基極和發(fā)射極串聯(lián)形成第二支路；上述第一支路與第二支路并聯(lián)；第一三極管的集電極連接高電壓，第二三極管的集電極連接低電壓。
5.如權(quán)利要求3所述的溫度控制電路，其特征在于還包括一電阻，該電阻兩端分別連接輸出控制網(wǎng)絡(luò)的輸出端和控制網(wǎng)絡(luò)的放大器的反相輸入端。
6.如權(quán)利要求1所述的溫度控制電路，其特征在于所述調(diào)溫裝置是半導(dǎo)體制冷器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種溫度平衡性好并且能夠調(diào)節(jié)加熱和制冷功率的溫度控制電路，包括分壓網(wǎng)絡(luò)，其提供多個(gè)不同的參考電壓；第一輸入網(wǎng)絡(luò)，其接收來自分壓網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)不同參考電壓并擇一輸出；第二輸入網(wǎng)絡(luò)，其監(jiān)測外界溫度并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果輸出相應(yīng)的監(jiān)測電壓；控制網(wǎng)絡(luò)，其根據(jù)輸入的來自第一輸入網(wǎng)絡(luò)和第二輸入網(wǎng)絡(luò)的電壓來控制輸出電壓的大?。惠敵隹刂凭W(wǎng)絡(luò)，其將控制網(wǎng)絡(luò)輸出的電壓提供給調(diào)溫裝置；以及調(diào)溫裝置，其與輸出控制網(wǎng)絡(luò)相連，根據(jù)該輸出控制網(wǎng)絡(luò)提供的電壓進(jìn)行制冷或制熱。本實(shí)用新型的溫度控制電路取得的有益效果是加熱和制冷功率可以調(diào)節(jié)，當(dāng)溫度達(dá)到平衡后，溫度變化小，具有很好的溫度平衡性。
文檔編號G05D23/19GK2901388SQ200620019110
公開日2007年5月16日 申請日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
發(fā)明者杜偉亭 申請人:北京尚精光電技術(shù)有限公司