我的控温器设计、制作、调试及其他

leegan2003

朱老师

leegan2003 发表于 2015-2-7 18:50
谢谢，我水平有限只能设计开环控制，无法使用闭环控制，当接近预设置时应降低发热功率，例如用水壷向保温 ...

凡是取反馈信号用于控制的系统都属闭环系统，只是控制方式略有不同。普通电炉烧水才是开环系统。根据设定温度与实际温度的偏差对加热器进行通断控制，叫有差系统。加入积分和微分控制可消除偏差和加强前馈控制，既快又稳的无偏差系统。

唐山老电工

名副其实的的电子工程师，向您致敬。

新华英家电

手工绘制的图纸和机器面板很工整。理论深入浅出，向李老师学习！

leegan2003

这是做好的成品。
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leegan2003

五十年代我见过成品电烘箱用双金属片控温的，现早已淘汰，我也根据杂志介绍的用日光灯起辉器中的双金属片作控温器成功，但其重复精度差、控温值不能调，也用热敏电阻控温、它体积小、灵敏度高、价不贵、但因非线性不便用表头显示温度、且同一型号特性有差异互換性差，但其体积小的优势我在繞制大功率变压器时把它置於绕组中作过热保护蛮好，也用过电接点可调水銀温度计控温，它的优点简单可靠，缺点是不能远距离读数，而且玻璃易损。
% x6 n% @7 r1 \我选用美制LM35ZD温度传感器，其特性介绍参见：实用电子文摘86年1期P12，电子报合订本92年P198，外型同塑封三极管，三根引出线，一脚接正、另脚接负、中间脚为输出(OUT)，输出电压与摄氏温度成正比，温度零度时输出0伏，温度每升高1度输出增加10mv，本身耗电极少，吸入电流不大於60微安，低输出阻抗1ma时为0.1欧，工作温度0-100摄氏度，在室温下不加任何校准能提供正负0.25度精度，为防止自身发热输出端所接负载不应小於5K欧，我用100微安表头改成500mv电压表其内阻正好5K欧，此表满偏相当摄氏50度，当传感器使用较长屏蔽馈线时必需在输出端与地间接上一个RC网络以防自激，即原理图中的R5、C2。
, V- i6 K7 f: V, t* J控温器主要用於孵化，我查得：育秧20-30度、菌种培植23-28、孵化37-40，故决定控温范围20-40度，报警阀值正负1度及负2度可选。
& D0 \8 J3 ?2 A( |* k+ Z$ v我使用四电压比较器LM339，A1作运放，A2 A3 A4作电压比较器用，书刊上有介绍运放可作电压比较器，而未见比较器作运放，为了省料我试用比较器作运放，结果很好用，运放是输入端是模拟量，输出端是放大了的模拟量，而电压比较器输入端是模拟量，但此量达到预定值后输出端电平突然翻转，因此比较器输入端是模拟量输出端是数字量(高电平或低电平)，所以比较器可称模数转換器。
9 f. I2 W  T! j. ULM339的特性是两输入端相差10mv时输出端翻转，及其控温灵敏度为摄氏1度，精度不高故用A1将LM35DZ输出电压放大8倍再输入A2控温，放大8倍需满足公式：8=1+R7/R6，取R7=24K R6=3.43K。
20度时A1的11脚为200mv、此时A1的13脚放大8倍五十年代我见过成品电烘箱用双金属片控温的，现早已淘汰，我也根据杂志介绍的用日光灯起辉器中的双金属片作控温器成功，但其重复精度差、控温值不能调，也用热敏电阻控温、它体积小、灵敏度高、价不贵、但因非线性不便用表头显示温度、且同一型号特性有差异互換性差，但其体积小的优势我在繞制大功率变压器时把它置於绕组中作过热保护蛮好，也用过电接点可调水銀温度计控温，它的优点简单可靠，缺点是不能远距离读数，而且玻璃易损。
我选用美制LM35ZD温度传感器，其特性介绍参见：实用电子文摘86年1期P12，电子报合订本92年P198，外型同塑封三极管，三根引出线，一脚接正、另脚接负、中间脚为输出(OUT)，输出电压与摄氏温度成正比，温度零度时输出0伏，温度每升高1度输出增加10mv，本身耗电极少，吸入电流不大於60微安，低输出阻抗1ma时为0.1欧，工作温度0-100摄氏度，在室温下不加任何校准能提供正负0.25度精度，为防止自身发热输出端所接负载不应小於5K欧，我用100微安表头改成500mv电压表其内阻正好5K欧，此表满偏相当摄氏50度，当传感器使用较长屏蔽馈线时必需在输出端与地间接上一个RC网络以防自激，即原理图中的R5、C2。
控温器主要用於孵化，我查得：育秧20-30度、菌种培植23-28、孵化37-40，故决定控温范围20-40度，报警阀值正负1度及负2度可选。
0 ]1 y, o) {" @; C/ K$ f& m* a我使用四电压比较器LM339，A1作运放，A2 A3 A4作电压比较器用，书刊上有介绍运放可作电压比较器，而未见比较器作运放，为了省料我试用比较器作运放，结果很好用，运放是输入端是模拟量，输出端是放大了的模拟量，而电压比较器输入端是模拟量，但此量达到预定值后输出端电平突然翻转，因此比较器输入端是模拟量输出端是数字量(高电平或低电平)，所以比较器可称模数转換器。
LM339的特性是两输入端相差10mv时输出端翻转，及其控温灵敏度为摄氏1度，精度不高故用A1将LM35DZ输出电压放大8倍再输入A2控温，放大8倍需满足公式：8=1+R7/R6，取R7=24K R6=3.43K。
3 t( |  N! |- y" X" P. E2 M20度时A1的11脚为200mv、此时A1的13脚放大8倍后电压为1600mv，当40度时11脚为400mv、

leegan2003

此时13脚电压为3200v，RP为实测值5.1K线绕电位器决定控温值，RP被短路时控温值20度，RP=5.1K时控温值为40度，即此时在RP上应有1600mv的压降，流经RP的电流I=1600mv/5.1K=0.314ma，此电流由VT2构成的恒流源供给(资料见电子报87-15‘用晶体管组成的恒流电路’)，当RP=0时控温值为20度则(R14+R15+R16)*0.314=1600mv，即R14+R15+R16=5.1K，传感器每1度输出10mv经A1放大后为80mv，当I=0.314ma要产生80mv压降则电阻值=80mv/0.314ma=255欧，即R12=R13=R14=R15=225欧，R16=5.1k-R14-R15=4.59K，采用恒流源在任意控温制时报警阀值不变，RP的刻度均匀，此控温器最大优点是报警阀值一经选定后与控温同步不需另定报警值。A2是控温、A3是低温报警、A4是高温报警，只要有报警则R22上有电压使IC2的4脚有高电位NE555起振有报警声。
9 f: _% f' o% HA点电位6..5V比备用电池6V高，B点电压4.5V，有交流电源时电池在浮充电状态，当交流停电后电池供测温和报警，由於交流停电电热器不能升温，故停电必定会造成低温报警，VD8隔断电池向VT1供电。
本电路弱电部分采用直流稳压，强电部分采用双向了控硅，因此即使在农村电压较低时仍能工作，当由室温如20度开始通电、此时如设定控温39度，则有较长时间有低温报警声，为避免打扰值班人可将开关S3投向断开，则喇叭串入1微法电容减小了报警声，当温度恒定到39度时再将S3投向闭合，孵化时不能切断报警声，因那怕短时间温度失常都会造成蛋内胚胎死亡，上万的种蛋报废损失巨大。
传感器输出电压与温度成正比，分压电阻值决定分压值，因此在调试此电路时仪表的直流电压档、欧姆档要求准确，计算所得电阻值非标称阻值，多为多电阻串联获得，极费人工。
这都是我20年前做的，好在有记录但重写动作原理也费力，时间太久要回忆及猜想当时设计意图，元器件都是函购，LM35DZ新品约8元、拆机件约3元，有一次其输出电压偏低，使用R3、R4分压电路，R4上压降弥补差值。
! l2 L0 K2 S2 G; X" R( s后电压为1600mv，当40度时11脚为400mv、此时13脚电压为3200v，RP为实测值5.1K线绕电位器决定控温值，RP被短路时控温值20度，RP=5.1K时控温值为40度，即此时在RP上应有1600mv的压降，流经RP的电流I=1600mv/5.1K=0.314ma，此电流由VT2构成的恒流源供给(资料见电子报87-15‘用晶体管组成的恒流电路’)，当RP=0时控温值为20度则(R14+R15+R16)*0.314=1600mv，即R14+R15+R16=5.1K，传感器每1度输出10mv经A1放大后为80mv，当I=0.314ma要产生80mv压降则电阻值=80mv/0.314ma=255欧，即R12=R13=R14=R15=225欧，R16=5.1k-R14-R15=4.59K，采用恒流源在任意控温制时报警阀值不变，RP的刻度均匀，此控温器最大优点是报警阀值一经选定后与控温同步不需另定报警值。A2是控温、A3是低温报警、A4是高温报警，只要有报警则R22上有电压使IC2的4脚有高电位NE555起振有报警声。
A点电位6..5V比备用电池6V高，B点电压4.5V，有交流电源时电池在浮充电状态，当交流停电后电池供测温和报警，由於交流停电电热器不能升温，故停电必定会造成低温报警，VD8隔断电池向VT1供电。
9 X- k0 Q6 P7 B" o本电路弱电部分采用直流稳压，强电部分采用双向了控硅，因此即使在农村电压较低时仍能工作，当由室温如20度开始通电、此时如设定控温39度，则有较长时间有低温报警声，为避免打扰值班人可将开关S3投向断开，则喇叭串入1微法电容减小了报警声，当温度恒定到39度时再将S3投向闭合，孵化时不能切断报警声，因那怕短时间温度失常都会造成蛋内胚胎死亡，上万的种蛋报废损失巨大。
传感器输出电压与温度成正比，分压电阻值决定分压值，因此在调试此电路时仪表的直流电压档、欧姆档要求准确，计算所得电阻值非标称阻值，多为多电阻串联获得，极费人工。
这都是我20年前做的，好在有记录但重写动作原理也费力，时间太久要回忆及猜想当时设计意图，元器件都是函购，LM35DZ新品约8元、拆机件约3元，有一次其输出电压偏低，使用R3、R4分压电路，R4上压降弥补差值。
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/ n( U4 p+ a/ |6 h/ [这么长的文章我只能用金山办公软件‘WPS文字’写好，再复制-粘贴在此，操作不内行有点难。

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老当益壮，学习一下。

zzf红枫

谢谢老师，学习了！！！

leegan2003

看机箱脚用的是牙膏蓋子，有时用抗菌素药瓶的橡胶瓶盖。

leegan2003

调试时必需有个精密恒温源，我是用保温瓶做的，瓶蓋用保温泡沫做，中间有导热性好的銅皮做的园柱体，下面也用銅皮封孔，上面开孔插入传感器探头和精密棒式温度计(刻度0.2度)，瓶中有水，水中有加热电阻，当水加热后向浸入水中园柱体加热，控制器控制220v/12v变压器，12v供电加热电阻这样保证安全，加热电阻所发功率不能太大否则温度波动大，例如控温置39度时，当温度恒定在39后测A1的11脚应为390mv、13脚应为3120mv，表头应指示39度，此时RP的刻度应为39度，当温度恒定后可用体温表插入园柱体测温，体温表实际是最高温度计，只计升温、不计降温、故只能在恒温时才有使用价值，为了保证精度升温愈慢愈好，因此20度-40度约20个刻度要一天时间才能完成。

常回家看看

很好的维修文章，文笔精彩，老师傅辛苦了，赞一个！

朱老师

    电子技术突飞猛进，目前温控器已有各种产品。如图是网上所购，仅几十元一个，配以测温头（K型）也是几元钱一个。前几天身上感到有点冷，用它估测一下体温，确有感冒现象。再去保健室测温配药。（图中45是设定的上限报警值，机器上用。看图时可忽视）

leegan2003

改革开放后我由电工恢复了工程师聀称，调到机修厂，按常规应在办公室上班，我要求在配电房值班厂长同意了，配电房清静只要供电安全我就算完成任务了，我读函授、试验电子实用电路有足够时间，我搞电子主要是有兴趣觉得好玩，尤其做这类控温器运用时并不需要这高精度，我想试一下到底精度能达到多高，例如我把温度置40度，注意两个数值：即开始通电加热的瞬间温度显示值，和断电停止加热的瞬间值，这两个绝对值相差0.1度，其精度达正负0.05度，但实际运行过程中误差较大，因为发热功率如太大则停电后温度会继续上升一段时间，如果加热空间保温不好停电后温度下降过快，因此仅靠控制器精度高并不能保持实际高精度。
; F4 i& J# j: @9 R" L根据电子报2001年14期11版《用ICL7101自制演示实验电表》及其他杂志资料我做了数字电压表头，将控温器改成数显式，原理图如下：
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