專(zhuān)利名稱：電加熱溫度控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電加熱溫度控制器設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)中電加熱采用的控制方式，對(duì)溫度精度要求高的場(chǎng)合常采用微機(jī)控制，單片機(jī)控制的變周期過(guò)零觸發(fā)裝置。一般場(chǎng)合采用普通溫度儀表通、斷式與繼電器和接觸器及冷卻風(fēng)機(jī)構(gòu)成的溫度控制系統(tǒng)；對(duì)一些設(shè)備溫度精度要求低的場(chǎng)合，常采用調(diào)壓器調(diào)壓控制溫度。采用微機(jī)控制溫度，需要技術(shù)知識(shí)高。設(shè)備價(jià)格高，不易在中小廠礦企業(yè)中推廣應(yīng)用。對(duì)于固定周期為50Hz的過(guò)零觸發(fā)裝置，在大負(fù)載又需加熱功率小的情況下，控制出現(xiàn)通、斷時(shí)，負(fù)載波動(dòng)嚴(yán)重，易造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)，影響其它設(shè)備不能正常運(yùn)行。采用繼電器和接觸器與冷卻風(fēng)機(jī)的加熱控制系統(tǒng)，溫度控制精度低，觸點(diǎn)增加造成故障率增加，增設(shè)調(diào)溫冷風(fēng)機(jī)造成能源浪費(fèi)。采用調(diào)壓器控制溫度，操作簡(jiǎn)單，控制溫度精度低，易出現(xiàn)接觸不良造成調(diào)壓器燒壞的現(xiàn)象。
本實(shí)用新型電加熱溫度控制器的目的，是克服上述缺點(diǎn)而設(shè)計(jì)一種電加熱溫度控制器，采用固定周期，過(guò)零觸發(fā)方式，加熱功率無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，在周期為120MS時(shí)，輸出功率比為25％，負(fù)載工作時(shí)間為1.5個(gè)正弦波；輸出功率比50％，負(fù)載工作時(shí)間為3個(gè)正弦波；輸出功率比為75％，負(fù)載工作時(shí)間為4.5個(gè)正弦波；輸出功率比為100％，負(fù)載一直工作。在自動(dòng)方式與PID溫度儀表構(gòu)成精密的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)；在手動(dòng)方式與普通溫度儀表構(gòu)成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。電加熱溫度控制器與繼電器接觸器加熱控制系統(tǒng)相比，成本低，耗能低，易于推廣應(yīng)用。
本實(shí)用新型電加熱溫度控制器采取以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它由多諧振蕩器和D/A轉(zhuǎn)換器與電平檢測(cè)器及過(guò)零型光電隔離雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器觸發(fā)控制回路構(gòu)成，多諧振蕩器由CMOS非門(mén)D1、D2、電阻Rs、Rt、電容Ct構(gòu)成，由于輸入阻抗高，無(wú)須用容量很大的電容器，獲得較大的時(shí)間常數(shù)，振蕩器輸出的信號(hào)經(jīng)D3反相后，送入D4的時(shí)鐘輸入端CP。D/A轉(zhuǎn)換器由12位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器/分頻器D4和R10至R32構(gòu)成，其中R10至R32構(gòu)成R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)。由D4和R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換，D4起開(kāi)關(guān)作用，計(jì)數(shù)器的輸出端設(shè)有一個(gè)緩沖反相器，輸出高電平時(shí)，使權(quán)電阻接正電源電壓VDD，輸出低電平時(shí)，使權(quán)電阻接電源的負(fù)端VSS，輸出反相器的導(dǎo)通電阻較小，直接推動(dòng)電阻網(wǎng)絡(luò)，由一個(gè)高阻抗的運(yùn)算放大器N2為權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)輸出的電壓跟隨器，將電阻網(wǎng)絡(luò)的阻值選大，減小D4輸出端導(dǎo)通電阻的影響，保證電路的轉(zhuǎn)換精度。需要進(jìn)行不低于8位的D/A轉(zhuǎn)換，電阻為低漂移的金屬膜電阻，N2為低失調(diào)，低漂移運(yùn)算放大器，其輸出電壓送入電平檢測(cè)器N3的基準(zhǔn)電壓端，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換獲得一個(gè)低端為OV，高端為8V的直線基準(zhǔn)控制電壓，基準(zhǔn)電壓是周期變化的，改變振蕩器Rt、Ct的參數(shù)，即改變基準(zhǔn)電壓的周期。輸入電壓限制回路由R30至R35構(gòu)成，通過(guò)調(diào)整R31、R34的阻值，限制輸入電壓在1-5VDC時(shí)，負(fù)載獲得零至最大加熱功率的要求，其調(diào)整電壓經(jīng)電壓跟隨器N2送入電平檢測(cè)器N3基準(zhǔn)電壓輸入端。輸入回路分手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，手動(dòng)輸入回路由R44、R45、R46、V40、V41構(gòu)成，R46為外接電位器，連接片XB1、XB2、XB3設(shè)在1、3位置，X5與X6為外部控制接點(diǎn)，控制加熱器的工作或停止，V40為溫度補(bǔ)償，調(diào)整R45最大給定電壓為5V，給定電壓從X2端輸出為電平檢測(cè)器N3的輸入電壓Vi。自動(dòng)輸入回路由R40至R43與N1構(gòu)成，連接片XB1、XB2、XB3設(shè)在1、2位置，R46不接入電路，X1與X2短接。4-20mA輸入時(shí)，R43為短接，連接片XB5的1、2端為短接，R40產(chǎn)生1-5V電壓，經(jīng)電壓跟隨器N1送入電平檢測(cè)器的輸入端作為輸入比較電壓。1-5V輸入時(shí)，R43為短接，連接片XB5的1、2端為斷開(kāi)，電壓直接送入N1；0-10V輸入時(shí)，連接片XB4為斷開(kāi)，R43接入回路，連接片XB5的1、2端為短接，調(diào)整R43的阻值，使R40兩端最大電壓為5V，調(diào)整R31與R34輸入為0-5V的要求。電平檢測(cè)器由R1、Rp、N3構(gòu)成，檢零器電阻R1或Rp通常是接地，這里則改接到N2輸出的基準(zhǔn)電壓VR，使輸出電壓狀態(tài)的改變發(fā)生在輸入電壓通過(guò)VP的時(shí)刻，VR為正負(fù)，按系統(tǒng)函授變化的變量，電平檢測(cè)器輸出電壓有兩種狀態(tài)，一種是X2端來(lái)的輸入Vi＜VR，輸出V0為低電平；另一種是Vi/VP，則輸出V0為高電平，通過(guò)N3輸出的電壓V0去控制V1的導(dǎo)通或截止。過(guò)零型光電隔離雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器，由于輸入輸出間采用光電隔離，零電壓開(kāi)啟，零電流斷開(kāi)，以微小的控制信號(hào)達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流交流負(fù)載成為開(kāi)關(guān)器件。
本實(shí)用新型電加熱溫度控制器的效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，減少了負(fù)載的沖擊和射頻干擾，具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，體積小成本低，采用固定周期過(guò)零觸發(fā)方式，加熱功率無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，耗能低，采用集成電路構(gòu)成觸發(fā)控制電路，功率器件使用雙向晶閘管、單向晶閘管、大功率交流固態(tài)繼電器，與PID溫度儀表連續(xù)控制構(gòu)成精密的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，易于推廣應(yīng)用。
本實(shí)用新型電加熱溫度控制器將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本實(shí)用新型電加熱溫度控制器的電路圖。
圖2是本實(shí)用新型的直流電源電路圖。
圖3是本實(shí)用新型的雙向晶閘管的單相電加熱控制回路圖。
圖4是本實(shí)用新型的單向晶閘管的單相電加熱控制回路圖。
圖5是本實(shí)用新型的大功率過(guò)零型固態(tài)繼電器的單相電加熱控制回路圖。
圖6是本實(shí)用新型的單向晶閘管的三相星形電加熱控制回路圖。
圖7是本實(shí)用新型的單向晶閘管的三相三角形電加熱控制回路圖。
參照?qǐng)D1-7，本實(shí)用新型電加熱溫度控制器它是由多諧振蕩器和D/A轉(zhuǎn)換器與電平檢測(cè)器及過(guò)零型光電隔離雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)觸發(fā)控制回路構(gòu)成，雙向晶閘管的單相電加熱控制回路由NPN型高反壓高頻小功率三極管V1和過(guò)零型光電隔離雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器B1與雙向晶閘管V60及R4、R5、R60、R61、Rf、V2、Cf、E60構(gòu)成，當(dāng)電平檢測(cè)器N3輸出V0為高電平時(shí)，V1導(dǎo)通推動(dòng)B1觸發(fā)雙向晶閘管V60工作，電阻負(fù)載E60開(kāi)始加熱，當(dāng)電平檢測(cè)器N3輸出V0為低電平時(shí)，V1截止，B1使雙向晶閘管V60關(guān)斷，電阻負(fù)載E60停止加熱。V3為工作指示發(fā)光二極管，R4、R5、R60為限流電阻，R61為雙向晶閘管V60控制極分流電阻，Rf、Cf為V60的阻容保護(hù)。單向晶閘管的單相電加熱控制回路由NPN型高反壓高頻小功率三極管V1和過(guò)零型光電隔離雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器B1單向晶閘管V71、V73及R4、R5、R70至R72、V2、V70、V72、Rf、Cf、E70構(gòu)成，當(dāng)電平檢測(cè)器N3輸出V0為高電平時(shí)，V1導(dǎo)通推動(dòng)B1觸發(fā)單向晶閘管V71、V73工作，電阻負(fù)載E70開(kāi)始加熱，當(dāng)電平檢測(cè)器N2輸出V2為低電平時(shí)，V1截止，B1使單向晶閘管V71、V73關(guān)斷，電阻負(fù)載E70停止加熱。V2為工作指示發(fā)光二極管，R4、R5、R71為限流電阻，R70、R72為V71、V73控制極分流電阻，V70、V72為V71、V73控制極保護(hù)二極管。大功率過(guò)零型固態(tài)繼電器的單相電加熱控制回路由NPN高反壓高頻小功率三極管V1和大功率過(guò)零型SSRB4及R4、R5、V2、Rf、Cf、E4構(gòu)成，當(dāng)電平檢測(cè)器N3輸出V0為高電平時(shí)，V1導(dǎo)通直接推動(dòng)B4工作，電阻負(fù)載E4開(kāi)始加熱，當(dāng)電平檢測(cè)器N3輸出V0為低電平時(shí)，V1截止，B4關(guān)斷，電阻負(fù)載E4停止加熱。單向晶閘管的三相星形電加熱控制回路由NPN高反壓高頻小功率三極管V1和過(guò)零型光電隔離雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器B1、B2與單向晶閘管V80至V83及R4、R5、R80、R81、Rf、Cf、E80至E82構(gòu)成，當(dāng)電平檢測(cè)器N3輸出V0為高電平時(shí)，V1導(dǎo)通推動(dòng)B1、B2使過(guò)零的單相晶閘管依次工作，電阻負(fù)載加熱，當(dāng)電平檢測(cè)器N3輸出V0為低電平時(shí)，V1截止，B1、B2使單向晶閘管V80至V83關(guān)斷，負(fù)載停止加熱，R80、R81為單向晶閘管V80至V83控制極限流電阻，E80至E82為電阻加熱負(fù)載。單向晶閘管的三相三角形電加熱控制回路與三相星形電加熱控制回路工作原理相同。
權(quán)利要求1.一種電加熱溫度控制器，它是由普通溫度儀表與繼電器和接觸器及冷卻風(fēng)機(jī)構(gòu)成，其特征是由多諧振蕩器和D/A轉(zhuǎn)換器與電平檢測(cè)器及過(guò)零型光電隔離雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器觸發(fā)控制回路構(gòu)成，雙向晶閘管的單相電加熱控制回路由NPN型高反壓高頻小功率管V1和過(guò)零型光電隔離雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器B1與雙向晶閘管V60及R4、R5、R60、R61、Rf、V2、Cf、E60構(gòu)成，當(dāng)電平檢測(cè)器N3輸出V0為高電平時(shí)，V1導(dǎo)通推動(dòng)B1使雙向晶閘管V60工作，電阻負(fù)載E60開(kāi)始加熱，當(dāng)電平檢測(cè)器N3輸出V0為低電平時(shí)，V1截止，B1使雙向晶閘管V60關(guān)斷，電阻負(fù)載E60停止加熱，單向晶閘管的單相電加熱控制回路由NPN型高反壓高頻小功率三極管V1和過(guò)零型光電隔離雙晶閘管驅(qū)動(dòng)器B1與單向晶閘管V71、V73及R4、R5、R70至R72、V2、V70、V72、Rf、Cf、E70構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1所述的電加熱溫度控制器，其特征是大功率過(guò)零型固態(tài)繼電器的單相電加熱控制回路由NPN高反壓高頻小功率三極管V1和大功率過(guò)零型SSPB4及R4、R5、V2、Rf、Cf、E4構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1所述的電加熱溫度控制器，其特征是單向晶閘管的三相星形電加熱控制回路由NPN高反壓高頻小功率三極管V1和過(guò)零型光電隔離雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器B1、B2與單向晶閘管V80至V83及R4、R5、R81、Rf、Cf、E80至E82構(gòu)成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于電加熱溫度控制器設(shè)備。它是由多諧振蕩器和D/A轉(zhuǎn)換器與電平檢測(cè)器及過(guò)零型光電隔離雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器觸發(fā)輸出回路構(gòu)成，負(fù)載回路采用雙向晶閘管的單相電加熱控制回路和單向晶閘管的單相電加熱控制回路與大功率過(guò)零型固態(tài)繼電器的單相電加熱控制回路及單向晶閘管的三相星形電加熱控制回路。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、抗干擾性強(qiáng)、加熱功率無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，具有手動(dòng)和自動(dòng)控制方式、耗能低、體積小、成本低，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)H05B1/02GK2249479SQ9523534
公開(kāi)日1997年3月12日 申請(qǐng)日期1995年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月14日
發(fā)明者李世勇 申請(qǐng)人:李世勇