家用恒温控制器

文章摘要： 本文介绍的家用恒温控制器，其温度调节范围为30-60℃，可用作家庭制作酸奶、面粉发酵及其他方面的保温。工作原理 该恒温控制器电路由温度传感器、差分放大器、矩形波发生器、脉宽调制器、执行和电源等部分电路组成，如图1所示。 温度传感器采用两只硅开关二极管VD1和VD2串联后代用。VD1和VD2与电阻器R1、R3、R4等组成测温电桥。四运算放大集成电路IC1内部的比较放大器D2作为差分放大器，D1作为缓冲隔离放大器，D3作为矩形波发生器（也称三角波形成电路），D4作为脉宽调制器。 接通电源开关SA后，交流220V电压经R10降压、VD3整流、C3滤波和VD4稳压后，产生+1

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    本文介绍的家用恒温控制器，其温度调节范围为30-60℃，可用作家庭制作酸奶、面粉发酵及其他方面的保温。

工作原理
    该恒温控制器电路由温度传感器、差分放大器、矩形波发生器、脉宽调制器、执行和电源等部分电路组成，如图1所示。
    温度传感器采用两只硅开关二极管VD1和VD2串联后代用。VD1和VD2与电阻器R1、R3、R4等组成测温电桥。四运算放大集成电路IC1内部的比较放大器D2作为差分放大器，D1作为缓冲隔离放大器，D3作为矩形波发生器（也称三角波形成电路），D4作为脉宽调制器。
    接通电源开关SA后，交流220V电压经R10降压、VD3整流、C3滤波和VD4稳压后，产生+12V电压，作为IC1的工作电压，+12V电压还经IC2稳压成+5V电压，为测温电桥提供工作电压，晶闸管VS作为执行部件，控制着加热器EH的工作。
    由IC1内部D3和其外围元件组成的矩形波振荡器，产生的矩形波信号，从IC1的8脚输出，经电阻器R9和电容器C2处理成三角波信号后，再从IC1的12脚（D4的正相输入端）加入。测温电桥的输出信号经IC1内D2放大后，从IC1的7脚输出后，再加入IC1的13脚（D4的反相输入端）。
    IC1的14脚（脉冲调制器的输出端）输出矩形波脉冲电压，其脉冲宽度受7脚输出电压的调制，当IC1的13脚电压低于12脚电压时，IC1的14脚输出高电平，使晶闸管VS导通，加热器EH通电工作，同时发光二极管VD5点亮，指示恒温箱正处于加热状态，当IC1的13脚电压高于12脚电压时，IC1的14脚输出低电平，使VS截止，加热器EH不工作，VD5熄灭。
    该恒温箱采用周期开关控制方式，固定开关的周期，通过控制开关的时间比来控制温度，当箱内温度高于控制值时，IC1的第8脚输出矩形波的脉冲宽度减小，加热器EH“开”的时间（即通电工作时间）随之减小，“关”的时间（断电的时间）变长，使温度下降；反之，则工作过程相反，EH“开”的时间变长，“关”的时间变短，使温度升高；由于开、关的周期仅为30s左右，且开、关时间比的改变又是一个渐变的过程，故控温精度较高，温度波动小。
 
         
元器件选择
    IC1（内含D1-D4）选用LM324集成四运算放大电路；IC2选用78L05或LM7805小型三端集成稳压器。VD1和VD2选用1N4148硅开关二极管；VD3选用1N4007硅整流二极管；VD4选用12V、0.5W的硅稳压二极管，如2CW60-12V或1N5242、1N5242B、1N6002、2CW5242型等；VD5选用红色发光二极管。VS选用2A、400V的晶闸管，如CR2AM或CSM2B等。
    RP1和RP2均选用直线式实芯电位器。R1-R9、R11和R12均选用RTX-1/4W型碳膜电阻器；R10选用5W线绕电阻器。C1-C3均选用CD11-16型电解电容器。EH使用300W普通电熨斗加热芯（由于VS为晶闸管，加热器EH中通过的是半波交流电，因此加热功率仅为加热器标称功率的一半）。

制作与调试
    将所有电子元器件安装在一块自制的印制电路板上，并将其装入大小合适的恒温控制箱内，在箱前面板上开孔固定好电源开关SA和发光二极管。只要元器件良好、接线无误，通电即能正常工作。