专利名称：带保安开关可数显的温度自控仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温度控制装置，尤其是一种带高精度保安开关，可以数显电压、电流和温度的温度自控仪。
背景技术：
已有的温度自动控制仪一般采用保险丝作为电路的保护器件，但不能对设备进行有效的安全保护。CN2529285Y号专利公开一种可数显电压、电流和温度的温度自控仪，设有探温探头、温控桥路、无触点开关电路以及电压取样电路、电流探头、测温探头、放大电路、转换开关、数字显示电路和电源。探温探头的输出端与电源输出端接温控桥路，其输出端接无触点开关，无触点开关的输出端外接被测负载。电压取样电路外接供电电源，其输出经放大电路接转换开关，电流探头与测温探头的输出端接转换开关，转换开关接数字显示电路。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种带高精度保安开关，可数显电压、电流和温度的温度自控仪。
本实用新型设有电压与电流测量电路、温度自控电路、数字显示电路、保安开关电路和电源。所说的保安开关电路设有保安电流取样电路、基准电流电路、比较电路、输出保持电路和电源输出插座，保安电流取样电路和基准电流电路的输出端分别接比较电路的输入端，比较电路的输出端接输出保持电路的输入端，输出保持电路的输出端接电源输出插座。
所说的输出保持电路可采用光耦开关与可控硅控制电路，或光耦开关与继电器控制电路。
所说的电压与电流测量电路可由电压取样探头、电流取样探头、电压电流转换开关、放大电路和电压电流温度转换开关组成，电压取样探头与电流取样探头的输出端接电压电流转换开关的输入端，电压电流转换开关的输出端接放大电路的输入端，放大电路的输出端接电压电流温度转换开关的输入端，电压电流温度转换开关的输出端接数字显示电路的输入端。所说的温度自控电路可由温度取样探头、放大电路、温度设定电路、温度比较电路、温度设定测量转换电路组成，温度取样探头的输出端接放大电路的输入端，放大电路的输出端和温度设定电路的输出端接温度比较电路的输入端和温度设定测量转换开关的输入端，温度比较电路的输出端接保安开关电路的电源输出插座，温度设定测量转换开关的输出端接电压电流温度转换开关的输入端。
所说的电压电流转换开关、电压电流温度转换开关和温度设定测量转换开关三者可采用多刀多掷开关共用，例如四刀三掷开关。
电压、电流取样信号经过电压电流转换开关转换后由放大电路放大，再经过电压电流温度转换开关并由数字显示电路显示。温度取样探头的输出经放大电路后，通过温度设定测量转换开关再经电压电流温度转换开关并由数字显示电路显示其温度值。设定的温度经温度设定测量转换开关后由电压电流温度转换开关送至数字显示电路显示其预期要达到的温度值。另外，放大电路与温度设定电路的输出进行比较后提供给保安开关电路的电源输出插座输出。
保安电流取样信号经放大并与基准电流比较后，当比较电流大于设定的基准电流时，由输出保持电路对电源输出插座进行断路控制，即电源输出插座的供电被切断。当比较电流不大于设定的基准电流时，由输出保持电路给电源输出插座输出安全电源。
由于本实用新型采用精密的保安开关电路，为电器设备提供更加安全可靠的电源。另外，由于可采用电容做交流电压的转换器件，达到节能的目的。又由于仪器采用温度探头经过取样放大，与温度设定值分别都可以在数字显示屏上显示，更为直观。本实用新型尤其适用于电热毯、电冰箱等需要对温度进行自动控制的电器设备。
图1为本实用新型实施例的电路组成框图。
图2为本实用新型实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型设有电压与电流测量电路、温度自控电路、数字显示电路、保安开关电路和电源。电压电流测量电路由电压取样探头11、电流取样探头12、电压电流转换开关13、放大电路14、电压电流温度转换开关15组成，电压取样探头11与电流取样探头12的输出端接电压电流转换开关13的输入端，电压电流转换开关13的输出端接放大电路14的输入端，放大电路14的输出端接电压电流温度转换开关15的输入端，电压电流温度转换开关15的输出端接数字显示电路16的输入端。温度自控电路可由温度取样探头21、放大电路22、温度设定电路23、温度比较电路24、温度设定测量转换开关25组成，温度取样探头21的输出端接放大电路22的输入端，放大电路22和温度设定电路23的输出端分别接温度比较电路24的输入端，温度比较电路24的输出端接保安开关电路的电源输出插座4。温度设定测量转换开关25的输出端接电压电流温度转换开关15的输入端。
所说的保安开关电路设有保安电流取样电路31、基准电流电路32、保安比较电路33、输出保持电路34和电源输出插座4，保安电流取样电路31的输出端和基准电流电路32的输出端分别接保安比较电路33的输入端，保安比较电路33的输出端接输出保持电路的输入端，输出保持电路的输出端接电源输出插座4。
电压、电流的取样信号经过放大与电压电流转换开关，最后由数字显示电路显示出相应的电压和电流值。设定的温度经温度设定测量转换开关和电压电流温度转换开关提供数字显示信号，并提供其电位与温度探头放大后的电位经比较器进行比较，其判别后的信号提供给保安开关电路的电源输出插座。当保安开关电流取样经放大后与设定的基准电流输入到比较电路，当取样电流值大于设定值时，电源输出插座的供电被切断，并通过输出保持电路进行恢复，为电器设备提供安全电源。
以下将结合图2对本实用新型的各电路组成与工作原理作进一步的说明。
电压电流温度转换开关K2-1选用4×3的转换开关，K2-1同时作为电压电流转换开关。电压、电流、温度需要的显示信号经开关K2-1选择后显示，电阻R2-1、R2-2和电位器T2-1组成电压取样探头，互感器或电阻器件IT-1和电阻R2-5、电位器T2-2组成电流取样信号电路，经电压电流转换开关K2-1分别送到运算放大器U3-1B进行放大，同时还将U3-1B放大后转换成直流的电压、电流电位和集成电路U4-2B的自控信号分别送到U1-2进行数字显示。数字显示电路的显示屏幕U1-1采用LCD液晶显示。A/D转换由集成电路U1-2为主，辅助电路的电阻R1-1、电容C1-1组成的振荡回路提供基频，电容C1-2、C1-3、C1-4和电阻R1-2组成稳压电路，电阻R2-3、R2-4提供小数点显示的控制，电容C1-5为输入信号滤波，电阻R1-4、R1-5和电位器T1-1为集成电路U1-2提供基准电位。
电压、电流取样的交流信号经电压电流转换开关后通过二极管D3-1、D3-2限流，再由U3-1B电流取样探头的5脚输入放大，7脚的R3-7、C3-1、R3-1为负反馈电路，电容C3-2将交流信号由二极管D3-3、D3-4转换成直流信号，经电阻R3-2、R3-3、R3-6和电容C3-4、C3-3的滤波限幅，电压、电流信号经电阻R3-4、R3-5和电容C3-5后通过电压电流温度转换开关并由显示电路显示。
温度自控电路温度设定电路由电阻R4-9、R4-7、R4-8、R4-11，电位器T4-2和温度设定测量转换开关K4-1，再经电压电流温度转换开关K2-1进入U1-2显示，并由R4-8提供比较电位，当温度取样探头(由二极管D4-1和电阻R4-1组成)所取得的电位经电阻R4-3并由运算放大器U4-2B放大，与电阻R4-4、R4-5、R4-6和电位器T4-1组成的电路所提供的输出信号进行比较、判别，通过温度设定测量转换开关K4-1后再经电压电流温度转换开关K2-1，并由数字显示电路显示其温度值。R4-2、T4-3为U4-2提供反馈信号，以便调节放大器的放大倍数，并经R4-10与温度设定信号在U4-1B进行比较，并对保安开关电路的电源输出插座DK4-1进行控制。
保安开关电路由电阻R5-6、R5-10和电位器T5-2设定基准电流信号，当保安电流取样电路(采用电阻丝)IT-2的取样电流经过电位器T5-1、电阻R5-1和运算放大器U5-1B组成的放大电路放大，放大后经电容C5-3交联，再由二极管D5-1、D5-2整流，以及电阻R5-2、R5-4、R5-3和电容C5-1的滤波、限幅后，经电阻R5-9与设定值进行比较，当取样值高于设定值时，由运算放大器U5-2B给电阻R5-13一个负信号，经过电阻R5-13、R5-12使与非门U5-3B(同与非门U5-4B组成双稳态电路)电压取样探头的输出电位下降，经输出保持电路DK5-1(可采用光耦器件与可控硅开关电路，或继电器开关电路)关断保安开关电路的电源输出插座的供电电路。电阻R5-5、R5-7和电容C5-4是运算放大器U5-1B的反馈电路。当电路故障排除后，只要将恢复开关K5-1按钮对地，则R5-11、R5-14电位被释放，U5-3B翻转，U5-4B继续保持高电平，电路恢复正常。
电源220V交流电源由电容C6-1经过二极管D6-1、D6-2整流和电容C6-2、C6-3的滤波后分别作为正、负电源，再经过电阻R6-1、R6-2对其限流后，由二极管D6-3、D6-5和三极管N6-1分别形成正、负5V稳压电源，在+5V电源中又由电阻R1-3和二极管D1-1提供一个2.5V的基准电源。
以下给出本实用新型的应用实例当本实用新型接上电源后，将开关拨到测量温度上，将测量温度的探头放到所要测量的物体上，所需加热的负载插到保安开关电路的电源输出插座Z5-1上，将温度设定测量转换开关K4-1拨到设定位置上，根据数字显示电路的显示结果，调好所要求的温度，再将开关K4-1拨到显示位置上，这时，负载氖灯亮，可以看到负载加温后的温度上升。这时，如果需要观察电压、电流的工作情况，可将开关拨到测量电压或电流的位置上。当温度升高到设定温度时，输出保持电路的温度自动控制电路DK4-1(可采用光耦器件与可控硅开关电路，或继电器开关电路)切断，负载断电，氖灯熄灭。当温度又回落低于设定温度值时，DK4-1重新开通，负载继续加电，负载氖灯亮。当负载电流超过保安值时，输出保持电路的过电流保护电路DK5-1(可采用光耦器件与可控硅开关电路，或继电器开关电路)切断负载电源，负载关断。当排除故障后，重新启动恢复开关K5-1，保安开关对电源重新恢复供电，氖灯继续点亮。
以下给出图2中的主要元器件的型号与参数。
集成电路U1-27106型，U3-1B、U4-1B、U4-2B、U5-1B、U5-21BLM358型；与非门U5-3B、U5-4A7400型；三极管N6-178L05型；
二极管D3-1、D3-2、D3-3、D3-4、D4-1、D5-1、D5-2、D6-1、D6-21N4007型；稳压二极管D1-125V，D6-310V，D6-55V；发光二极管D6-4PH型；电阻R1-156K，R1-247K，R1-33.2K，R1-420K，R1-51.5K，R2-110M，R2-2、R3-1、R3-6、R4-5、R5-3、R5-5、R5-101K，R2-3、R2-460K，R2-5、R5-150Ω，R3-2、R3-3、R4-1、R4-9、R5-2、R5-4、R5-6、R5-11、R5-1210K，R3-4150K，R3-5510K，R3-7、R5-7IM，R4-2、R4-430K，R4-3、R4-6、R5-8、R5-97K，R4-73.2K，R4-8200K，R4-10390Ω，R4-11170K，R5-14、R5-155K，R6-1100Ω，R6-275Ω；电容C1-1100P，C1-20.1μ，C1-3、C6-10.2μ，C1-40.3μ，C1-5、C3-1、C5-404μ，C3-2、C5-32μ，C3-3、C3-4、C5-1、C5-210μ，C6-2、C6-3470μ；电位器T2-1500Ω，T2-2、T5-1100Ω，T4-1、T4-2、T5-21K，T4-3100K。
权利要求1.带保安开关可数显的温度自控仪，设有电压与电流测量电路、温度自控电路、数字显示电路和电源，其特征在于设有保安开关电路，所说的保安开关电路设有保安电流取样电路、基准电流电路、比较电路、输出保持电路和电源输出插座，保安电流取样电路和基准电流电路的输出端分别接比较电路的输入端，比较电路的输出端接输出保持电路的输入端，输出保持电路的输出端接电源输出插座。
2.如权利要求1所述的带保安开关可数显的温度自控仪，其特征在于所说的输出保持电路采用光耦开关与可控硅控制电路，或光耦开关与继电器控制电路。
3.如权利要求1所述的带保安开关可数显的温度自控仪，其特征在于所说的电压与电流测量电路可由电压取样探头、电流取样探头、电压电流转换开关、放大电路和电压电流温度转换开关组成，电压取样探头与电流取样探头的输出端接电压电流转换开关的输入端，电压电流转换开关的输出端接放大电路的输入端，放大电路的输出端接电压电流温度转换开关的输入端，电压电流温度转换开关的输出端接数字显示电路的输入端。
4.如权利要求1所述的带保安开关可数显的温度自控仪，其特征在于所说的温度自控电路可由温度取样探头、放大电路、温度设定电路、温度比较电路、温度设定测量转换电路组成，温度取样探头的输出端接放大电路的输入端，放大电路的输出端和温度设定电路的输出端接温度比较电路的输入端和温度设定测量转换开关的输入端，温度比较电路的输出端接保安开关电路的电源输出插座，温度设定测量转换开关的输出端接电压电流温度转换开关的输入端。
专利摘要带保安开关可数显的温度自控仪，涉及一种温度控制装置，尤其是一种带高精度保安开关，可以数显电压、电流和温度的温度自控仪。设有电压与电流测量电路、温度自控电路、数字显示电路、保安开关电路和电源。保安开关电路设有保安电流取样电路、基准电流电路、比较电路、输出保持电路和电源输出插座，保安电流取样电路和基准电流电路的输出端分别接比较电路的输入端，比较电路的输出端接输出保持电路的输入端，输出保持电路的输出端接电源输出插座。采用精密的保安开关电路，为电器设备提供更加安全可靠的电源。尤其适用于电热毯、电冰箱等需要对温度进行自动控制的电器设备。
文档编号G05D23/19GK2692721SQ200420005180
公开日2005年4月13日 申请日期2004年2月13日 优先权日2004年2月13日
发明者尤宣来 申请人:尤宣来