专利名称：双感温头控温仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控温系统使用的双感温头控温仪。
现有的用于控温的简易电子调节器主要由输入回路、直流放大器和调节部位三大部分组成。基本工作过程是由热电偶、热电阻或PN温度传感器送来的电压信号与仪表给定信号进行比较，转换为直流偏差信号。该偏差信号经放大后送到开关电路使继电器按要求的规律周期的吸合和释放，产生对控制对象的加热或停止加热控温作用。在上述控温作用中，从电路结构上予置温度电位器的阻值误差、阻值非线性误差、予置刻度盘上的温标刻度值与电位器实际安装位置之间的误差、直流放大器的零点温漂均影响控温精度。同时在电路结构上没有予置控温通断温差的功能。上述问题的存在影响该装置的应用范围。
本实用新型的目的在于克服上述控温仪存在的缺陷，提供一种适用于制酒、酱腌、食品生产过程中控制和遥测温度的双感温头控温仪。
主要技术方案是两支PN温度传感器产生的一次毫伏信号，按各自的信号通道同时与量程零点校定电位器给定的量程零点电位比较，其差值电压经量程运放器放大变换成二次毫伏信号。二次毫伏信号同时经三路 传输到温度瞬显单元、予置控温单元、予置超控温单元、予置超控温极限值音响报警单元。本实用新型的技术特征是PN传感器〔20〕、〔21〕产生的一次毫伏信号经量程放大单元内的桥路比较，其差值电压经量程运放〔1〕、〔2〕放大将一次毫伏信号变换成具有线性恒定比例关系的二次毫伏信号，二次毫伏信号经予置控温单元内的桥路比较，其差值电压经差值运放〔4〕、〔7〕放大变换成开关量信号。传感器〔20〕、〔21〕分别对应于各自的信号通道，并分别经量程运放〔1〕、〔2〕、差值运放〔4〕～〔7〕、R－S触发器〔12〕、〔13〕，再经二极管〔14〕、〔15〕将开关信号汇集到状态放大器〔16〕输入端，〔16〕的输出端与固态继电器〔17〕相接，传感器〔20〕、〔21〕经电阻〔34〕、〔39〕与量程运放〔1〕、〔2〕的反相输入端相接，其输出端经电阻〔53〕、〔54〕、〔57〕、〔58〕至予置控温单元内差值运放〔4〕～〔7〕，二极管〔51〕的正极同时与电位器〔43〕～〔50〕的固定极相接，差值运放〔5〕的输出端经限流电阻与发光二极管〔60〕的R端相接，同时又经二极管〔63〕与电阻〔82〕和R－S触发器〔12〕的R端相接，开关〔74〕、〔75〕、〔76〕与电压跟随器〔3〕的同相输入端相接，差值运放〔8〕、〔10〕的同相输入端与电位器〔47〕、〔50〕的滑动极相接，差值运放〔8〕、〔10〕的输出端分别经二极管与压控音响电路〔18〕相接。
与现有技术比较本实用新型所具有的主要优点。
1、在电路结构上采用量程放大单元、温度瞬显单元、予置控温单元，提高测控温精度消除现有用于控温的简易电子调节器中予置温度电位器的阻值误差、阻值非线性误差、给定刻度盘上的温标刻度值与电位器实际安装位置之间的误差对控温精度的影响，同时也降低差值运放器零点温漂对控温精度的影响。使用瞬显温度表指示予置的上限、下限温度值，简化仪表盘面设计。
2、普通开关二极管代替热敏二极管制成PN温度传感器，具有良好的互换性和低成本，并且使用普通塑料导线传输一次元件毫伏信号。
3、可快速予置控制对象的通断温差和音响报警温差，控温系统具有优先选控功能。
4、PN温度传感器不需作任何防水处理，可直接浸入水中测温，降低传感器在测量水温、油温时的制造成本。
以下结合附图对本实用新型做进一步详述。
附图中的元件标号如下运放器〔1〕～〔11〕，电位器〔27〕、〔31〕、〔37〕、〔42〕～〔50〕、〔79〕，电阻〔22〕～〔26〕、〔28〕～〔30〕、〔32〕～〔35〕、〔38〕～〔40〕、〔52〕～〔59〕、〔66〕～〔73〕、〔78〕、〔81〕～〔84〕，二极管〔36〕、〔41〕、〔51〕、〔77〕、〔62〕～〔65〕、〔14〕、〔15〕，发光二极管〔60〕、〔61〕，单刀三位开关〔74〕、〔75〕，单刀二位开关〔76〕，稳压源〔19〕，传感器〔20〕、〔21〕，固态继电器〔17〕，R－S触发器〔12〕、〔13〕，温度表〔80〕，音响报警电路〔18〕。
见
图1，量程放大单元主要由稳压源〔19〕、量程零点校定电位器〔27〕、〔31〕、量程运放〔1〕、〔2〕组成。
温度瞬显单元主要由选择指示状态的开关〔74〕、〔75〕、〔76〕、电压跟随器〔3〕、温度表〔80〕所组成。当量程运放〔1〕、〔2〕输出的二次毫伏信号经开关〔74〕、〔75〕Ⅰ脚、开关〔76〕的Ⅰ或Ⅱ脚传输到〔3〕的同相输入端，其输出端与磁电系温度表〔80〕相接，在温度表〔80〕上可分别指示两个测温点的瞬时温度。选择开关〔74〕、〔75〕到Ⅱ、Ⅲ脚、开关〔76〕在Ⅰ或Ⅱ脚，在温度表〔80〕上可指示出电位器〔43〕～〔46〕予置的全量程内任意点温度值。温度瞬显单元和量程放大单元采用单电源供电，磁电系温度表〔80〕从零位开始指示全量程温度值的条件是量程运放〔1〕、〔2〕和电压跟随器〔3〕共用的电源负极经二极管〔77〕接公共地，与共用的电源负极联接的二极管〔77〕P极电位小于二极管〔51〕的P极电位，使二极管〔77〕P极与二极管〔51〕P极之间存在电压差。
予置控温单元主要由稳压源〔19〕、予置控温电位器〔43〕～〔46〕、差值运放〔4〕～〔7〕、显示上限、下限、上下限之间温度区域的三色发光二极管〔60〕、〔61〕、R－S触发器〔12〕、〔13〕、二极管〔14〕、〔15〕控温状态放大电路〔16〕、固态继电器〔17〕组成。予置控温值是通过电位器〔43〕～〔46〕、开关〔74〕～〔76〕、电压跟随器〔3〕、和与二极管〔51〕P极相接的温度表〔80〕，调正电位器〔43〕～〔46〕，温度表〔80〕指示予置温度值。予置控温单元的基本工作过程是量程运放〔1〕、〔2〕输出的二次毫伏信号与予置温度电位器〔43〕～〔46〕予置的毫伏电压比较，其差值电压经差值运放〔4〕～〔7〕放大变换成开关量信号输出并控制R－S触发器〔12〕、〔13〕，产生控温作用。R－S触发器〔12〕、〔13〕经二极管〔14〕、〔15〕可实现双感温头控温仪对首先达到予置控温值的区域进行优先选择控温。选择后的控温开关量信号经电路〔16〕、固态继电器〔17〕实现控温过程。
予置超控温极限值音响报警单元主要由稳压源〔19〕、予置超控温极限值电位器〔47〕～〔50〕、差值运放〔8〕～〔11〕、音响报警电路〔18〕组成。当量程运放〔1〕、〔〔2〕输出的二次毫伏信号与电位器〔47〕～〔50〕予置的毫伏电压比较，其差值电压经差值运放〔8〕～〔11〕变换成开关量信号，控制音响报警电路〔18〕产生报警作用。
PN温度传感器〔20〕、〔21〕由两支不需防水处理的普通开关二极管串联而成。当传感器〔20〕、〔21〕断或短接时，量程运放〔1〕、〔2〕将输出小于0.7V或输出大于4V电压，该电压经差值运放〔8〕～〔11〕变换成开关量信号控制音响报警电路〔18〕产生对传感器〔20〕、〔21〕断或短接故障的自检报警作用。
具体工作过程是限流电阻〔22〕、〔29〕确定PN温度传感器〔20〕、〔21〕的工作电流为0.5mA～10mA。当传感器〔20〕、〔21〕产生的一次毫伏信号并与量程零点校定电位器〔27〕、〔31〕给定的量程零点毫伏电压比较，其差值经量程运放〔1〕、〔2〕放大并输出二次毫伏电压信号，假定传感器〔20〕测到控制对象的工作温度已达到由电位器〔〔44〕予置的控温上限值，差值运放〔4〕的输出端由高电位“1”状态变成低电位“0”状态，R－S触发器〔12〕的Q端置“1”状态，经电路〔16〕、继电器〔17〕控制鼓风电机启动并对发酵物风冷降温。当传感器〔20〕测到温度已低于电位器〔43〕予置的控温下限值，差值运放〔5〕输出端由“1”状态变成“0”状态，R－S触发器〔12〕的Q端置““0”状态，经电路〔16〕、继电器〔17〕控制鼓风机停止工作。三色发光二极管〔60〕、〔61〕在差值运放〔4〕、〔5〕输出端变化电位的控制下，按红色、橙色、绿色顺序显示控温系统工作过程的上限、上下限之间、下限三个区域段温度。由传感器〔21〕组成的控温通道与上述过程相同。在予置由传感器〔20〕组成的控温通道上限温度值时，将开关〔74〕转换到Ⅱ脚、调正电位器〔44〕在瞬显温度表〔80〕上指示出全量程任意点予置的温度值。确定下限温度值将开关〔74〕转换到Ⅲ脚，调正电位器〔43〕在温度表〔80〕上指示出全量程任意点予置温度值。在上述控温过程中，假定需要予置超控温极限温度值，其过程是将传感器〔20〕放在加热器上，当瞬显温度表〔80〕上指示到超控温极限的上限温度值时，调正电位器〔48〕使音响报警电路〔18〕发出报警音响。如果予置下限值则调正电位器〔47〕，其过程和调上限相同。
本实用新型可广泛应用在制酒、酱腌需要控制发酵的食品生产过程中，可制成单路或多路有线遥测、遥控温度仪，其主要性能指标测温范围0～50℃，基本误差≤1％，控温精度±±0.5℃，瞬显分辨0.5℃，温度特性0～50℃。
权利要求1.一种双感温头控温仪，包括PN温度传感器[20]、[21]、量程放大单元、温度瞬显单元、予置控温单元、予置超控温极限值音响报警单元，其特征是PN温度传感器[20]、[21]产生的一次毫伏信号经量程放大单元内的桥路比较，其差值电压经量程运放[1][2]放大将一次毫伏信号变换成具有线性恒定比例关系的二次毫伏信号，二次毫伏信号经予置控温单元内的桥路比较，其差值电压经差值运放[4]～[7]放大变换成开关量信号，传感器[20]、[21]分别对应于各自信号通道，分别经量程运放[1]、[2]、差值运放[4]～[7]、R-S融发器[12]、[13]，再经二极管[14]、[15]将开关信号汇集到状态放大器[16]输入端，[16]的输出端与固态继电器[17]相连，传感器[20][21]经电阻[34]、[39]与量程运放[1]、[2]的反相输入端相接，其输出端经电阻[53]、[54]、[57]、[58]至予置控温单元内差值运放[4]～[7]，二极管[51]的P极同时与电位器[43]～[50]的固定极相接，差值运放[5]的输出端经限流电阻与发光二极管[60]的R端相接，同时又经二极管[63]与电阻[83]和R-S触发器[12]的R端相接，开关[74]、[75]、[76]与电压跟随器[3]的同相输入端相连，差值运放[8]、[10]的同相输入端与电位器[47]、[50]的滑动极相接，差值运放[8]、[10]的输出端分别经二极管与压控音响电路[18]相接。
2.按着权利要求1所述的控温装置，其特征在于限流电阻〔22〕、〔29〕确定PN温度传感器〔20〕、〔21〕的工作电流为0.5mA～10mA。
3.按照权利要求1所述控温装置，其特征在于PN温度传感器〔20〕、〔21〕由两支不需防水处理的普通开关二极管串联而成。
4.按照权利要求1所述控温装置，其特征在于温度瞬显单元和量程放大单元采用单电源供电，磁电系温度表〔80〕从零位开始指示全量程温度值的条件是量程运放〔1〕、〔2〕和电压跟随器〔3〕共用的电源负极经二极管〔77〕接公共地，与共用的电源负极联接的二极管〔77〕P极电位小于二极管〔51〕P极电位，使二极管〔77〕P极与二极管〔51〕P极之间存在电压差值。
5.按照权利要求1所述控温装置，其特征在于予置控温值是通过电位器〔43〕～〔46〕、开关〔74〕～〔76〕、电压跟随器〔3〕和二极管〔51〕P极相接的温度表〔80〕，调正电位器〔43〕～〔46〕、温度表〔80〕指示予置温度值。
专利摘要一种集成电路的双感温头控温仪，主要由PN温度传感器、运放器、R—S触发器、NE555、磁电系表、固态继电器构成。其特点控温具有良好重复性和传感器互换性。可输出开关量和音响报警信号，测量温度瞬显，量程内任意预置控温通断温差和预置超控温极限音响报警温差，双感温头同时测量控制对象温度，具有优先选控功能。带有感温头断或短接故障音响自检功能。适合制酒、酱腌、食品行业控制和遥测温度。
文档编号G05D23/20GK2052912SQ89203029
公开日1990年2月14日 申请日期1989年3月15日 优先权日1989年3月15日
发明者张佩剑 申请人:张佩剑