一種雙閉環溫度控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙閉環溫度控制電路，屬于溫度控制【技術領域】。本實用新型包括單片機控制電路、控制輸出電路、溫度測量電路、電流測量電路、鍵盤單元電路、顯示電路；其中單片機控制電路分別與溫度測量電路、電流測量電路、鍵盤單元電路、顯示電路、控制輸出電路相連；控制輸出電路輸出端與電流測量電路組成串聯電路。本實用新型簡化了電路結構，節約了制造成本，保證了系統的可靠性和穩定性；同時具有可靠性高，抗動態擾動強，控制精度高，控制響應速度迅速的特點。
【專利說明】—種雙閉環溫度控制電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種雙閉環溫度控制電路，屬于溫度控制【技術領域】。
【背景技術】
[0002]現有溫度控制器通常是利用溫度傳感器檢測被控裝置溫度，并根據采集到的溫度對被控裝置運行狀態進行控制的儀器。它直接關系到被控裝置的安全運行和電能的是否有效的利用。這種控制方式的不足在于僅僅對溫度進行單閉環控制，在一些干擾量較多的環境下，溫度控制精度就會出現極大的下降，甚至出現電流過載的現象影響其使用壽命。例如在對管道水溫控制過程中，由于水管內的水流量在不斷變化，造成水管內水溫不斷變化，特別是在電網電壓不穩定的情況下，僅僅采用對溫度量進行單閉環控制就會出現控制精度降低，控制響應速度緩慢、可靠性降低的缺點。因此設計一種具有可靠性高，成本低廉，抗動態擾動強，控制精度高，控制速度迅速的特點種雙閉環溫度控制電路具有非常重要的意義。
【發明內容】
[0003]本實用新型提供了一種雙閉環溫度控制電路，以用于克服現有僅僅對溫度量進行單閉環控制就會出現控制精度降低，控制響應速度緩慢、可靠性降低的缺點。
[0004]本實用新型的技術方案是:一種雙閉環溫度控制電路，包括單片機控制電路1、控制輸出電路2、溫度測量電路3、電流測量電路4、鍵盤單元電路5、顯示電路6 ;其中單片機控制電路I分別與溫度測量電路3、電流測量電路4、鍵盤單元電路5、顯示電路6、控制輸出電路2相連；控制輸出電路2輸出端與電流測量電路4組成串聯電路。
[0005]所述單片機控制電路I包括單片機U2、電阻R4、電阻R8、電阻R9、晶振X1、電容Cl、電容C2 ;其中單片機U2的VCC端與直流電源VCC正極電性連接，單片機U2的GND端與地連接，單片機U2的RST端通過電阻串聯接地，晶振Xl并聯在單片機U2的XTALl和XTAL2兩端，晶振Xl兩端分別通過電容Cl、電容C2與地連接，電阻R8 —端與直流電源VCC正極電性連接，電阻R8另一端與電阻R9 —端和單片機U2的RST2端電性連接，電阻R9另一端接地。
[0006]所述控制輸出電路2包括電阻R1、光電耦合器U1、繼電器J1、二極管Dl ;其中電阻Rl 一端與單片機U2的CCP端電性連接，電阻Rl另一端與光電耦合器Ul正極輸入端連接，繼電器Jl輸入端與光電耦合器Ul正極輸出端電性連接至直流電源VCC正極，二極管Dl并聯在繼電器Jl兩端，并且二極管Dl陰極與直流電源VCC正極電性連接。
[0007]所述溫度測量電路3包括數字溫度傳感器U3 ;其中數字溫度傳感器U3的VDD端與直流電源VCC正極電性連接，數字溫度傳感器U3的GND端與地連接，數字溫度傳感器U3的I/O端與單片機U2的I/O端口電性連接。
[0008]所述電流測量電路4包括電流互感器Tl、整流橋B1、電容C6、電容C7 ;其中電流互感器Tl原邊線圈與繼電器Jl輸出端串聯，電流互感器Tl副邊線圈與整流橋BI交流輸入端電性連接，電容C6、電容C7組成并聯電路結構，并并聯在整流橋BI直流輸出端兩端，電容C6正極與單片機U2的ADC端口電性連接。[0009]所述鍵盤單元電路5包括電阻R5、電阻R6、電阻R7、開關Kl、開關K2、開關K3、電容C3、電容C4、電容C5 ;其中電阻R5、電阻R6、電阻R7與直流電源VCC正極電性連接，電阻R5、電阻R6、電阻R7另一端分別與單片機U2的I/O端口電性連接，并且電阻R5、電阻R6、電阻R7還分別與開關Kl、開關K2、開關K3組成串聯電路結構，電容C3、電容C4、電容C5分別并聯在開關K1、開關K2、開關K3兩端。
[0010]所述顯示電路6包括液晶顯示屏IXD1、電位器R2、電阻R3、排阻RPl ;其中液晶顯示屏IXDl的VCC端與直流電源VCC正極電性連接；液晶顯示屏IXDl的GND端和BG GND端與地連接；液晶顯示屏IXDl的VO端通過電位器R2與地連接，液晶顯示屏IXDl的DB端分別與排阻RPl及單片機U2的I/O端口一端電性連接，排阻RPl其他端均與直流電源VCC正極電性連接。
[0011]所述單片機U2的型號為STC12C5A60S2。
[0012]所述液晶顯示屏IXDl為1602字符液晶。
[0013]所述數字溫度傳感器U3為Maxim公司生產的DS18B20數字溫度傳感器。
[0014]本實用新型的工作原理是:
[0015]當電路上電后，用戶通過鍵盤單元電路中的開關K1、開關K2、開關K3進行溫度的設定，開關Kl為溫度增加，開關K2為溫度減少，開關K3為確定，由于上拉電阻R5、R6、R7存在，使單片機U2的與K1、開關K2、開關K3連接的I/O端口在開關沒有按下時保持高電平，當開關K1、開關K2、開關K3中某一開關按下，使單片機U2的與開關K1、開關K2、開關K3連接的I/O端口直接接地，為低電平，單片機U2讀取低電平信號，并進行溫度設定，并通過與單片機U2的I/O端口連接的液晶顯示屏IXDl的DB端口與液晶顯示屏IXDl進行通信，并發送字符數據給液晶顯示屏LCD1，液晶顯示屏LCDl顯示接收到的字符數據；當開關K3按下后，溫度測量電路和電流測量電路開始工作，數字溫度傳感器U3將測量溫度并通過其I/O端口發送給單片機U2的I/O端口，電流互感器Tl通過其原邊線圈將加熱電路中的電流變送到副邊線圈為電壓信號，電壓信號經過整流橋B1、電容C6、電容C7整流濾波后傳送至單片機U2的ADC端口，單片機U2的ADC端口對整流濾波后電壓信號進行A/D轉換，單片機U2對A/D轉換后的電壓數據和溫度數據進行綜合處理分析并通過單片機U2的CPP端口產生PWM控制信號并發送給控制輸出電路，光電耦合器Ul輸入端接收到單片機U2的CPP端口產生PWM控制信號并傳送到光電I禹合器Ul輸出端,光電I禹合器Ul輸出端產生與單片機U2的CPP端口相同的PWM控制信號，并通過PWM控制信號控制繼電器Jl的開合，從而控制加熱電路的通斷，達到控制溫度的目的，同時單片機U2還與單片機U2的I/O端口連接的液晶顯示屏LCDl的DB端口與液晶顯示屏LCDl進行通信，并將數字溫度傳感器U3測量溫度數據和電流測量電路測量的電流數據發送給液晶顯示屏LCD1，液晶顯示屏LCDl顯示接收到的溫度和電流數據。
[0016]本實用新型的有益效果是:通過采用自帶8路10位精度為ADC和2路PWM的STC12C5A60S2單片機，在保證控制要求的情況下，不需要再單獨設計A/D轉換電路和PWM產生電路，簡化了電路結構，節約了制造成本，保證了系統的可靠性和穩定性。
[0017]采用電流和溫度組成雙閉環控制結構，通過溫度測量電路、電流測量電路分別傳遞的溫度和電流采樣值進行計算，并通過單片機控制電路產生PWM控制信號輸出至控制輸出電路，控制輸出電路根據PWM控制信號控制電路的開關狀態，實現對溫度的控制目的，并且由于設有電流閉環控制，在溫度較低的情況下，有效的防止因電流過大而損壞電路；本實用新型的控制電路能夠對溫度進行實時控制與顯示，并可以通過鍵盤單元電路對溫度進行設定，具有可靠性高，抗動態擾動強，控制精度高，控制響應速度迅速的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的電路原理圖；
[0019]圖中各標號為:1為單片機控制電路、2為控制輸出電路、3為溫度測量電路、4為電流測量電路、5為鍵盤單元電路、6為顯示電路。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例，對本實用新型作進一步說明，但本實用新型的內容并不限于所述范圍。
[0021]實施例1:如圖1所示，本實用新型的技術方案是:一種雙閉環溫度控制電路，包括單片機控制電路1、控制輸出電路2、溫度測量電路3、電流測量電路4、鍵盤單元電路5、顯示電路6 ;其中單片機控制電路I分別與溫度測量電路3、電流測量電路4、鍵盤單元電路5、顯示電路6、控制輸出電路2相連；控制輸出電路2輸出端與電流測量電路4組成串聯電路。
[0022]所述單片機控制電路I包括單片機U2、電阻R4、電阻R8、電阻R9、晶振Xl、電容Cl、電容C2 ;其中單片機U2的VCC端與直流電源VCC正極電性連接，單片機U2的GND端與地連接，單片機U2的RST端通過電阻串聯接地，晶振Xl并聯在單片機U2的XTALl和XTAL2兩端，晶振Xl兩端分別通過電容Cl、電容C2與地連接，電阻R8 —端與直流電源VCC正極電性連接，電阻R8另一端與電阻R9 —端和單片機U2的RST2端電性連接，電阻R9另一端接地。
[0023]所述控制輸出電路2包括電阻R1、光電耦合器U1、繼電器J1、二極管Dl ;其中電阻Rl 一端與單片機U2的CCP端電性連接，電阻Rl另一端與光電耦合器Ul正極輸入端連接，繼電器Jl輸入端與光電耦合器Ul正極輸出端電性連接至直流電源VCC正極，二極管Dl并聯在繼電器Jl兩端，并且二極管Dl陰極與直流電源VCC正極電性連接。
[0024]所述溫度測量電路3包括數字溫度傳感器U3 ;其中數字溫度傳感器U3的VDD端與直流電源VCC正極電性連接，數字溫度傳感器U3的GND端與地連接，數字溫度傳感器U3的I/O端與單片機U2的I/O端口電性連接。
[0025]所述電流測量電路4包括電流互感器Tl、整流橋B1、電容C6、電容C7 ;其中電流互感器Tl原邊線圈與繼電器Jl輸出端串聯，電流互感器Tl副邊線圈與整流橋BI交流輸入端電性連接，電容C6、電容C7組成并聯電路結構，并并聯在整流橋BI直流輸出端兩端，電容C6正極與單片機U2的ADC端口電性連接。
[0026]所述鍵盤單元電路5包括電阻R5、電阻R6、電阻R7、開關Kl、開關K2、開關K3、電容C3、電容C4、電容C5 ;其中電阻R5、電阻R6、電阻R7與直流電源VCC正極電性連接，電阻R5、電阻R6、電阻R7另一端分別與單片機U2的I/O端口電性連接，并且電阻R5、電阻R6、電阻R7還分別與開關Kl、開關K2、開關K3組成串聯電路結構，電容C3、電容C4、電容C5分別并聯在開關Kl、開關K2、開關K3兩端。
[0027]所述顯示電路6包括液晶顯示屏IXD1、電位器R2、電阻R3、排阻RPl ;其中液晶顯示屏IXDl的VCC端與直流電源VCC正極電性連接；液晶顯示屏IXDl的GND端和BG GND端與地連接；液晶顯示屏LCDl的VO端通過電位器R2與地連接，液晶顯示屏LCDl的DB端分別與排阻RPl及單片機U2的I/O端口一端電性連接，排阻RPl其他端均與直流電源VCC正極電性連接。
[0028]實施例2:如圖1所示，一種雙閉環溫度控制電路，包括單片機控制電路1、控制輸出電路2、溫度測量電路3、電流測量電路4、鍵盤單元電路5、顯示電路6 ;其中單片機控制電路I分別與溫度測量電路3、電流測量電路4、鍵盤單元電路5、顯示電路6、控制輸出電路2相連；控制輸出電路2輸出端與電流測量電路4組成串聯電路。
【權利要求】
1.一種雙閉環溫度控制電路，其特征在于:包括單片機控制電路(I)、控制輸出電路(2)、溫度測量電路(3)、電流測量電路(4)、鍵盤單元電路(5)、顯示電路(6);其中單片機控制電路(I)分別與溫度測量電路(3)、電流測量電路(4)、鍵盤單元電路(5)、顯示電路(6)、控制輸出電路(2 )相連；控制輸出電路(2 )輸出端與電流測量電路(4 )組成串聯電路。
2.根據權利要求1所述的雙閉環溫度控制電路，其特征在于:所述單片機控制電路(I)包括單片機U2、電阻R4、電阻R8、電阻R9、晶振X1、電容Cl、電容C2 ;其中單片機U2的VCC端與直流電源VCC正極電性連接，單片機U2的GND端與地連接，單片機U2的RST端通過電阻串聯接地，晶振Xl并聯在單片機U2的XTALl和XTAL2兩端，晶振Xl兩端分別通過電容Cl、電容C2與地連接，電阻R8 —端與直流電源VCC正極電性連接，電阻R8另一端與電阻R9一端和單片機U2的RST2端電性連接，電阻R9另一端接地。
3.根據權利要求1所述的雙閉環溫度控制電路，其特征在于:所述控制輸出電路(2)包括電阻Rl、光電耦合器Ul、繼電器Jl、二極管Dl ;其中電阻Rl —端與單片機U2的CCP端電性連接，電阻Rl另一端與光電稱合器Ul正極輸入端連接,繼電器Jl輸入端與光電稱合器Ul正極輸出端電性連接至直流電源VCC正極，二極管Dl并聯在繼電器Jl兩端，并且二極管Dl陰極與直流電源VCC正極電性連接。
4.根據權利要求1所述的雙閉環溫度控制電路，其特征在于:所述溫度測量電路(3)包括數字溫度傳感器U3 ;其中數字溫度傳感器U3的VDD端與直流電源VCC正極電性連接，數字溫度傳感器U3的GND端與地連接，數字溫度傳感器U3的I/O端與單片機U2的I/O端口電性連接。
5.根據權利要求1所述的雙閉環溫度控制電路，其特征在于:所述電流測量電路(4)包括電流互感器Tl、整流橋B1、電容C6、電容C7 ;其中電流互感器Tl原邊線圈與繼電器Jl輸出端串聯，電流互感器Tl副邊線圈與整流橋BI交流輸入端電性連接，電容C6、電容C7組成并聯電路結構，并并聯在整流橋BI直流輸出端兩端，電容C6正極與單片機U2的ADC端口電性連接。
6.根據權利要求1所述的雙閉環溫度控制電路，其特征在于:所述鍵盤單元電路(5)包括電阻R5、電阻R6、電阻R7、開關K1、開關K2、開關K3、電容C3、電容C4、電容C5 ;其中電阻R5、電阻R6、電阻R7與直流電源VCC正極電性連接，電阻R5、電阻R6、電阻R7另一端分別與單片機U2的I/O端口電性連接，并且電阻R5、電阻R6、電阻R7還分別與開關K1、開關K2、開關K3組成串聯電路結構，電容C3、電容C4、電容C5分別并聯在開關Kl、開關K2、開關K3兩端。
7.根據權利要求1所述的雙閉環溫度控制電路，其特征在于:所述顯示電路(6)包括液晶顯示屏IXD1、電位器R2、電阻R3、排阻RPl ;其中液晶顯示屏IXDl的VCC端與直流電源VCC正極電性連接；液晶顯示屏IXDl的GND端和BG GND端與地連接；液晶顯示屏IXDl的VO端通過電位器R2與地連接，液晶顯示屏IXDl的DB端分別與排阻RPl及單片機U2的I/O端口一端電性連接，排阻RPl其他端均與直流電源VCC正極電性連接。
【文檔編號】G05D23/20GK203759564SQ201420109488
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月12日 優先權日:2014年3月12日
【發明者】黃國孟, 賴華, 趙潤喆 申請人:昆明理工大學