專利名稱：晶體二極管感溫控溫器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于控溫系統使用的IC音響PN遠傳測控溫器。
現有該類控溫器其工作過程是將PN溫度傳感器產生的mV/℃信號與予置溫度電位器給定的mV/℃信號比較，比較結果經分立元件或集成電路組成的直流放大器進行處理，由直流放大器輸出的電壓信號，控制繼電器觸點的閉合或斷開，產生對控制對象的加熱或停止加熱的控制溫度作用。顯然，在上述控溫過程中，予置溫度電位器的阻值誤差、阻值非線性誤差、溫度刻度盤上的刻度值與電位器的實際安裝位置之間的誤差，均影響控溫精度。同時，這種控溫裝置均沒有瞬顯被控對象溫度的功能，給使用帶來很多不便。高一級控溫器是將PN溫度傳感器產生的mV/℃信號，經單片的三位半A/D轉換集成電路或相應的集成電路處理，在數碼管上顯示被控對像溫度的瞬時值，再通過按鍵式數字開關予置控制溫度值，經相應電路處理，產生對控制對像的加熱或停止加熱的控溫作用。采用A/D轉換單元的控溫器，可實現高精度控溫。缺點是制造成本和市場銷價較高，影響實際應用和普及。
本發(fā)明的目的提供一種全集成電路的多功能控溫器。當量程確定在0℃～50℃、零點遷移-50℃～+70℃，測控溫精度達到±0.5℃，瞬顯分辨率達到0.5℃，并且有遠傳被測溫度值，上下限幅音響報警，可予置被控對像的通斷溫差。
本發(fā)明的任務是以如下方式完成的PN溫度傳感器產生的第一次mV/℃信號，經運放器放大轉變成第二次mV/℃信號，將第二次mV/℃信號分兩路同時進行運輸，其中的一路信號傳輸到瞬顯溫度表上，顯示被控對像的實際溫度值。另一路信號與予置溫度電位器給定的mV/℃信號比較，比較結果經上限或下限運放器放大處理，其輸出的電壓信號，控制上限或下限音響報警電路產生報警作用。上限或下限運放器輸出的電壓信號也控制基本R-S觸發(fā)器，產生通斷溫差可調的控溫電壓信號，經放大后的控溫電壓信號，驅動光電藕合器和雙向可控硅，實現測控溫過程。
本發(fā)明與現有技術相比所具有的優(yōu)點是消除予置溫度電位器阻值誤差，阻值非線性誤差，溫度刻度盤上溫度值與電位器的實際安裝位置之間的誤差，對控溫精度的影響。測控溫精度高，誤差±0.5℃普通開關二極管體積小、熱容量小、反應速度快，時間常數≤3秒。具有遠傳瞬顯溫度，上下限幅音響報警，可以快速予置被控對像的通斷溫差，可以制成適合在極潮濕環(huán)境工作的測控溫裝置。使用無觸點開關帶動負載，工作壽命長，可靠性高。按本發(fā)明制造的測控溫裝置，工作點穩(wěn)定，工作重復性好，PN溫度傳感器互換性好，制造成本較低。
以下將結合附

圖1對發(fā)明作進一步詳細描述。
圖1是本發(fā)明電路原理圖。
參照圖1，它主要由PN溫度傳感器〔13〕、穩(wěn)壓源〔1〕、運放器〔2〕、電位器〔21〕、〔23〕、〔24〕，二極管〔25〕、單刀三位開關〔39〕、運放器〔36〕、溫度表〔40〕，運放器〔4〕、〔5〕，壓控音響電路〔8〕、〔9〕，控溫狀態(tài)電路〔6〕狀態(tài)放大〔10〕、固態(tài)繼電器〔11〕構成。
本發(fā)明的特征是PN溫度傳感器〔13〕的P區(qū)經電阻〔12〕與穩(wěn)壓源〔1〕的陰極相接，傳感器〔13〕的P區(qū)又經電阻〔15〕與運放器〔2〕的反相輸入端相接，運放器〔2〕的輸出端經電阻〔27〕、〔28〕分別聯接到運放器〔4〕的反相輸入端和運放器〔5〕的同相輸入端，二極管〔25〕的N區(qū)接公共地，二極管〔25〕的P區(qū)與穩(wěn)壓源〔1〕的陰極之間聯接有電位器〔21〕、〔23〕、〔24〕，二極管〔25〕的電壓溫度系數應≤10-3/℃，電位器〔21〕與穩(wěn)壓源〔1〕的陰極接有電阻〔20〕，電位器〔21〕又與二極管〔25〕的P區(qū)之間接有電阻〔22〕，電位器〔21〕的滑動極與運放器〔2〕的輸入端之間接有電阻〔14〕，運放器〔2〕的反相輸入端和輸出端之間接有電阻〔16〕，運放器〔2〕的反相輸入端和輸出端之間接有電位器〔19〕;二極管〔17〕;〔18〕，電位器〔23〕的滑動極經電阻〔29〕聯接到運放器〔5〕的反相輸入端，電位器〔24〕的滑動極經單刀三位開關，〔39〕聯接運放器〔36〕的同相輸入端，電位器〔24〕的滑動極經電阻〔26〕聯接到運放器〔4〕的同相輸入端，同時，滑動極又經單刀三位開關〔39〕聯接到運放器〔36〕的同相輸入端，運放器〔36〕的反相輸入端與輸出端聯接后經電阻〔37〕、電位器〔38〕接到溫度表〔40〕上，它的另一端接到二極管〔25〕P區(qū)，運放器〔2〕的輸出端經電阻〔27〕〔28〕同時與運放器〔4〕、〔5〕的反相輸入端和同相輸入端相聯接，運放器〔4〕、〔5〕的輸出端與壓控音響電路〔8〕第四管腳之間接有二極管〔32〕、〔34〕，運放器〔4〕的輸出端經二極管〔33〕與控溫狀態(tài)電路〔6〕S端相聯接，運放器〔5〕的輸出端經二極管〔35〕與控溫狀態(tài)電路〔6〕R端相聯結，控溫狀態(tài)電路〔6〕的Q端與狀態(tài)放大〔10〕的第二管腳相聯接，狀態(tài)放大〔10〕的第三管腳與固態(tài)繼電器〔11〕的“+”號相聯接，固態(tài)繼電器〔11〕的“-”號與地相聯接。
具體工作過程是通過穩(wěn)壓源〔1〕上的限流電阻〔12〕確定PN溫度傳感器〔13〕的工作電流在0.5mA～10mA之間。PN溫度傳感器是由二支普通開關二極管串聯組成。單刀三位開關〔39〕在一般情況時接在I位置，并由溫度表〔40〕顯示被控對像溫度的瞬時值。電位器〔21〕的動觸頭輸出的零位校定和零點遷移電壓，經電阻〔14〕傳輸到運放器〔2〕的同相輸入端。電阻〔15〕、〔16〕確定運放器〔2〕的閉環(huán)增益和保證溫漂被控制在控溫精度允許范圍內。二極管〔17〕、〔18〕、電位器〔19〕用來校定二次mV/℃信號的非線性誤差，使非線性誤差控制在測控溫精度允許范圍內。實驗表明，當二次mV/℃信號的電壓溫度系數被確定在固定mV/℃數值，運放器〔4〕、〔5〕的閉環(huán)增益確定在≥1000倍，控制壓控音響電路發(fā)生的電壓確定在≥4V，予置溫度電位器〔23〕、〔24〕的動觸頭輸出電壓變化范圍和運放器〔2〕輸出的電壓變化范圍相同，當單刀三位位開關〔39〕調到Ⅱ位置，就可以在標有溫度刻度的溫度表〔40〕上讀出由電位器〔23〕予置的上限控制溫度值。當單刀三位開關〔39〕調到Ⅲ位置，就可以在溫度表〔40〕上讀出由電位器〔24〕予置的下限控制溫度值。
例如傳感器〔13〕在測量被控對像實際溫度時輸出的第一次mV/℃信號，經電阻〔15〕輸入到運放器〔2〕，經運放器〔2〕的放大處理后形成的第二次mV/℃信號與電位器〔23〕、〔24〕動觸頭輸出的代表予置溫度值的毫伏電壓比較，使運放器〔4〕有≥4伏電壓輸出，該電壓經二極管〔32〕控制音響電路發(fā)聲，說明被控對像溫度值已達到或低于予置下限溫度值。在音響電路發(fā)聲的同時，運放器〔4〕輸出的≥4V電壓也經二極管〔33〕，將控溫狀態(tài)電路〔6〕的S端置“1”，電路〔6〕Q端置“0”，放大電路〔10〕的輸出端3腳輸出≥4V電壓，固態(tài)繼電器〔11〕導通，加熱開始。在上述比較過程中假定運放器〔5〕的輸出端有≥4V電壓輸出，該電壓經二極管〔34〕控制音響電路發(fā)生，說明被控溫度已達到或超過予置上限溫度值，在音響電路發(fā)聲的同時，運放器〔5〕的輸出≥4V電壓也經二極管〔35〕將控溫狀態(tài)電路〔6〕R端置“1”，電路〔6〕Q端置“1”，放大電路〔10〕的輸出端3腳輸出零電壓，固態(tài)繼電器〔11〕截止，加熱停止。
本發(fā)明應用范圍廣，具體實施方案有多種形式，從功能角度考慮，可制成單路或多路遠距離測溫和予置上下限溫度超限音響報警裝置，單路或多路控溫裝置。從裝置外形考慮，可制成便攜式、控制盒式或臺式，也可以裝入測量電壓、電流、電阻的三用表內，解決目前國內外磁電系三用表不帶測溫和超限音響報警控溫功能。
本發(fā)明制造成本低廉，可廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、國防建設和科研單位的恒溫控制，通斷溫差可予置控制，上下限音響報警裝置。本發(fā)明特別適合農業(yè)生產使用。例如電熱育苗、家禽孵化、菌種培育、溫室蔬菜種植等。
本發(fā)明使用的運放器〔2〕、〔4〕、〔5〕、〔36〕的型號是LM324集成電路，也可以在測控溫精度允許的條件下選用其它通用型集成運放器。控溫狀態(tài)電路〔6〕的型號是CC4011集成電路。固態(tài)繼電器是選用無線電雜志1988年第五期29頁介紹的交流型固態(tài)繼電器。電路〔8〕、〔9〕、〔10〕選用NE555集成電路。穩(wěn)壓源〔1〕選用無線電雜志1988年第7期34頁介紹的TL431集成穩(wěn)壓源。溫度表〔40〕是選用量程0～0.5mA電流表，但表盤應按量程刻有溫標刻度。
本測控溫器結構簡單，使用方便，成本低廉，是一種經濟實用的測控溫裝置。
權利要求
1.一種IC音響PN遠傳測控溫裝置，它主要由PN溫度傳感器[13]、穩(wěn)壓源[1]、運放器[2]、[5]、[4]、[36]，電位器[21]、[23]、[24]，二極管[25]，單刀三位開關[39]，溫度表[40]、壓控音響電路[8]、[9]，控溫狀態(tài)電路[6]，狀態(tài)放大[10]，固態(tài)繼電器[11]構成。本發(fā)明的特征是PN溫度傳感器[13]的P區(qū)經電阻[12]與穩(wěn)壓源[1]的陰極相接，傳感器[13]的P區(qū)又經電阻[15]與運放器[2]的反相輸入端相接，運放器[2]的輸出端經電阻[27]、[28]分別聯接到運放器[4]的反相輸入端和運放器[5]的同相輸入端，二極管[25]的N區(qū)接公共地，二極管[25]的P區(qū)與穩(wěn)壓源[1]的陰極之間聯接有電位器[21]、[23]、[24]，二極管[25]的電壓溫度系數應≤10-3/℃，電位器[21]與穩(wěn)壓源[1]的陰極接有電阻[20]，電位器[21]又與二極管[25]的P區(qū)之間接有電阻[22]，電位器[21]的滑動極與運放器[2]的輸入端之間接有電阻[14]，運放器[2]的反相輸入端和輸出端之間接有電阻[16]，運放器[2]的反相輸入端和輸出端之間接有電位器[19]；二極管[17]；[18]，電位器[23]的滑動極經電阻[29]聯接到運放器[5]的反相輸入端，電位器[23]的滑動極經單刀三位開關[39]聯接運放器[36]的同相輸入端，電位器[24]的滑動極經電阻[26]聯接到運放器[4]的同相輸入端，同時，滑動極又經單刀三位開關[39]聯接到運放器[36]的同相輸入端，運放器[36]的反相輸入端與輸出端聯接后經電阻[37]、電位器[38]接到溫度表[40]上，溫度表[40]的另一端接到二極管[25]P區(qū)，運放器[2]的輸出端經電阻[27][28]同時與運放器[4]、[5]的反相輸入端和同相輸入端相聯接，運放器[4]、[5]的輸出端與壓控音響電路[8]第四管腳之間接有二極管[32]、[34]，運放器[4]的輸出端經二極管[33]與控溫狀態(tài)電路[6]S端相聯接，運放器[5]的輸出端經二極管[35]與控溫狀態(tài)電路[6]R端相聯接，控溫狀態(tài)電路[6]的Q端與狀態(tài)放大[10]的第二管腳相聯接，狀態(tài)放大[10]的第三管腳與固態(tài)繼電器[11]的“+”號相聯結，固態(tài)繼電器[11]的“-”號與地相聯接。
2.根據權利要求1所述控溫裝置，其特征是PN溫度傳感器〔13〕是由兩支普通硅開關二極管串聯組成。
3.根據權利要求1所述控溫裝置，其特征是穩(wěn)壓源〔1〕的陰極與傳感器〔13〕的P區(qū)之間接有限流電阻〔12〕，其限流范圍為0.5mA～10mA。
4.根據權利要求2所述控溫裝置，其特征是時間常數≤3秒。
5.根據權利要求1所述控溫裝置，其特征是電阻〔15〕、〔16〕確定運放器〔2〕的閉環(huán)增益和保證溫漂被控制在控溫精度允許范圍內。
6.根據權利要求1所述控溫裝置，二極管〔17〕、〔18〕、電位器〔19〕用來校定二次mV信號的非線性誤差，使非線性誤差控制在測控溫允許范圍內。
7.根據權利要求1所述控溫裝置，其特征是單刀三位開關〔39〕調到Ⅱ位置，就可以在標有溫度刻度的溫度表〔40〕上讀出電位器〔23〕予置的上限控制溫度值。
8.根據權利要求1所述控溫裝置，其特征是單刀三位開關〔39〕調到Ⅲ位置，就可以在溫度表〔40〕上讀出由電位器〔24〕予置的下限控制溫度值。
全文摘要
一種IC音響PN遠傳測控溫器，它主要由運放集成片，基本R-S觸發(fā)器，NE555集成片，固態(tài)繼電器構成。其特點是測控溫時間常數小，反應快，控溫精度高，重復性好。具有測量溫度瞬顯，預置測量溫度，上下限幅音響報警，通斷溫差可預置，選用TAC25A220V固態(tài)繼電器，可直接控制220V25A的電熱負載。本測控溫器結構簡單，使用方便，成本低廉，可制成恒溫控制裝置，上下限幅音響報警裝置。
文檔編號G05D23/30GK1043011SQ8810517
公開日1990年6月13日 申請日期1988年11月24日 優(yōu)先權日1988年11月24日
發(fā)明者張佩劍 申請人:張佩劍