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科普知識
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數字式溫控器

價廉和容易實現的溫度控制器

發布日期:2022-10-09 點擊率:48

  系統主要目標是保持房間溫度在16℃和25℃之間。若溫度低于16℃,關閉兩個空調機(AC)。在額定的16℃~25℃范圍,每4小時交替開關兩個空調機,這樣不會長時間在任一空調機上有太大的負載。若房間溫度升到高于25℃,則兩個空調機都開通。


    圖1示出系統框圖。用于感測溫度的傳感器是墻上可安裝的溫度傳感器。它提供4~20mA范圍的線性電流信號,對應于0~50°溫度。I-V轉換器把此電流信號轉換為相應的電壓。此電壓信號與比較器的基準電壓進行比較以檢查16°~25℃范圍(見圖2)。


    來自比較器的兩個信號送到雙4到1多路轉換器(見圖3)。


    當溫度低于16℃時,比較器輸出都為低態并選擇每個MUX的第1個輸入線,使兩個輸出都為低態。隨著溫度的增加并達到16℃和25℃之間區域時,第1個比較器的輸出為低態、第2個比較器輸出為高態。這選擇每個MUX的第2和第3輸入線,而輸出與JK觸發器輸出相同。

  JK觸發器輸出是每4個小時反轉一次,從而交替開和關兩個空調機。JK觸發器的J和K輸入輸入端連接+5V電源,所以使它在每個時鐘脈沖進行反轉。饋入由555定時器(處于自激模式)產生的4小時時鐘,使輸出每4小時反轉1次。555定時器電路示于圖4。


    若溫度增加超過25℃,則比較器輸出都變為高態并選擇每個MUX的第4輸入線。這使兩個輸出都變為高態,從而使兩個空調機開通。MUX的兩個輸出也饋入NAND門,使其輸出變為低態。此輸出信號饋入到計數器的Reset引腳,使計數器開始計數,計數器輸入來自555定時器所產生的計時時鐘脈沖。計數器輸出經差分電路和半波整流器后產生觸發SCR(可控硅整流器)的脈沖,然后鎖存,啟動報警(圖5)。


    現在,既使計數器信號變低態,但SCR仍然保持鎖存狀態,所以報警繼續呼叫。只有手動斷開給它供電的電源才能使報警關斷。另外,若溫度在5分鐘前低于25℃,則NAND門的輸出變高態,因此復位計數器。

  為了確保適當的隔離,MUX的輸出邏輯信號光耦合到電源線信號上。然后,根據其狀態鎖存或開關空調機。

圖6 定時圖

 

圖7 總電路圖

    兩個空調機和報警信號的定時圖示于圖6。從圖6可見,開始時溫度是額定值(16℃<T<25℃),所以兩個空調機每4小時交替開和關。然后,在1000小時左右時溫度升到高于25℃,兩個空調機都開通。這使報警電路的EN也使能。但是,由于溫度保持高于25℃的時間小于5分鐘,所以報警不斷開。現在溫度返回到額定值,而兩個空調機回到它們通常的工作模式(每4小時交替開關)。然后,在1800小時左左時溫度低于16℃,此時兩個空調機都關閉。這種狀態一直保持到溫度重新升到高于16℃時為止。注意,在報警時既使溫度已重新回到額定值范圍,但報警被鎖定,此時需要人為介入來關閉報警。整個電路圖示于圖7 。

  

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