一种基于集成电路的回路控制器的制作方法

本实用新型涉及脉宽调制控制集成电路领域，特别涉及一种基于集成电路的回路控制器。

背景技术：

回路控制器是一种以微处理器为计算、控制核心，配以相应软件，在外观及使用上类似常规模拟控制器的数字式控制仪表，可接受多个输入信号，但只输出一个模拟量信号。回路控制器是对控制系统的整定，对于一个已经设计并安装就绪的控制系统，通过控制器参数的调整，使得系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。

现有大多数控制器在开环条件下，反馈信号的动态范围都很小，当构成闭环回路控制用于控制系统中时，控制灵敏度和控制精度较低，且电路结构比较复杂，成本相对较高，控制过程不够稳定，不适合在工业控制场合广泛使用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供了一种基于集成电路的回路控制器，解决了现有回路控制器的控制灵敏度和控制精度较低，且电路结构比较复杂，成本相对较高，控制过程不够稳定的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于集成电路的回路控制器，包括滤波电路、脉宽调制电路和放电回路，所述滤波电路对输入信号进行滤波处理后输入脉宽调制电路，脉宽调制电路对滤波后的信号进行放大再输出脉冲宽度变化至放电回路，所述脉宽调制电路采用电压驱动型脉宽调制控制集成电路，所述电压驱动型脉宽调制控制集成电路包括基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器和输出电路，所述基准电压产生电路连接基准电压源后与脉宽调制比较器连接，所述振荡电路连接振荡器后与间歇期调整电路连接，再与脉宽调制比较器连接，脉宽调制比较器再与输出电路连接。

进一步地，所述滤波电路包括两个有源二阶低通滤波电路，用于对反馈信号输入进行平滑、去除杂波干扰处理和对设定信号输入进行分压和平滑、去除杂波干扰处理。

更进一步地，所述滤波电路包括两个运算放大器IC1和IC2，IC1的正极连接电阻R3和R4，并联C1和C2，C1和C2另一端接地，IC1的负极并联R2和R1，R1的另一端连接IC1的输出端，输出端通过限流隔离电阻R5连接集成电路TL494的端口1即误差放大器I的通向输入端IN+；所述集成电路TL494的端口14连接电位器W1，IC2的正极连接电阻R8和R9，并联C3和C4，C3和C4另一端接地，IC2的负极并联R7和R6，R6的另一端连接IC2的输出端，输出端通过限流隔离电阻R10连接集成电路TL494的端口2即误差放大器I的反相输入端IN－。

更进一步地，所述运算放大器IC1和IC2的放大倍数为2，用于改善反馈信号和设定信号的跟踪线性。

进一步地，所述脉宽调制电路用于将反馈信号输入和设定信号输入进行比较放大，进而控制脉冲宽度并输出。

更进一步地，所述脉宽调制电路包括集成电路TL494，所述集成电路TL494的端口16接地，端口15接高电平，端口4连接R11和R14进行分压，端口3连接R12、R13和C5组成相位校正和增益控制网络，端口5连接振荡电容C6，端口6连接振荡电阻R15，端口7连接R14、C6和R15的另一端并接地，端口14连接C7后与端口16和端口13接地，端口8、11和12连接电源，端口9和端口10并联放电回路。

进一步地，所述放电回路用于将脉冲宽度变化的输出经过整流滤波电路进行平滑、去除杂波干扰处理，再经过集成运算放大器构成的放大电路进行放大处理，并输出一个与脉冲宽度成正比的直流电压。

更进一步地，所述放电回路包括开关二极管D1和运算放大器IC3，D1连并联R16和C7，IC3的正极连接电阻R21和R17，并联C8和C9，C9另一端接地，IC3的负极并联R19和R20，R19的另一端连接R16和C7的另一端，IC3的输出端通过稳压二极管D2和R18后连接C8的另一端。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.一种基于集成电路的回路控制器，以集成电路TL494为核心元件并加上简单滤波电路及放电回路所构成，能把脉冲宽度变化的信号转换成与脉冲宽度成正比变化的直流信号，进而实现闭环单回路控制，提高控制灵敏度和控制精度，电路结构简单，成本低。

2.本实用新型所述滤波电路IC1的输出端通过限流隔离电阻R5连接集成电路TL494的端口1，IC2的输出端通过限流隔离电阻R10连接集成电路TL494的端口2，能防止集成电路TL494误差放大器I的两个输入端的电位相互影响。

3.本实用新型所述放电回路IC3的输出端连接稳压二极管D2，可保证在意外情况下使输出电压不超过最大输出电压，避免损坏器件。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是一种基于集成电路的回路控制器的电路原理图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1对本实用新型作详细说明。

一种基于集成电路的回路控制器，包括滤波电路、脉宽调制电路和放电回路，所述滤波电路对输入信号进行滤波处理后输入脉宽调制电路，脉宽调制电路对滤波后的信号进行放大再输出脉冲宽度变化至放电回路，所述脉宽调制电路采用电压驱动型脉宽调制控制集成电路，所述电压驱动型脉宽调制控制集成电路包括基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器和输出电路，所述基准电压产生电路连接基准电压源后与脉宽调制比较器连接，所述振荡电路连接振荡器后与间歇期调整电路连接，再与脉宽调制比较器连接，脉宽调制比较器再与输出电路连接。

进一步地，所述滤波电路包括两个有源二阶低通滤波电路，用于对反馈信号输入进行平滑、去除杂波干扰处理和对设定信号输入进行分压和平滑、去除杂波干扰处理。

更进一步地，所述滤波电路包括两个运算放大器IC1和IC2，IC1的正极连接电阻R3和R4，并联C1和C2，C1和C2另一端接地，IC1的负极并联R2和R1，R1的另一端连接IC1的输出端，输出端通过限流隔离电阻R5连接集成电路TL494的端口1即误差放大器I的通向输入端IN+；所述集成电路TL494的端口14连接电位器W1，IC2的正极连接电阻R8和R9，并联C3和C4，C3和C4另一端接地，IC2的负极并联R7和R6，R6的另一端连接IC2的输出端，输出端通过限流隔离电阻R10连接集成电路TL494的端口2即误差放大器I的反相输入端IN－，其中，R5和R10的作用是防止集成电路TL494误差放大器I的两个输入端的电位相互影响。

更进一步地，所述运算放大器IC1和IC2的放大倍数为2，用于改善反馈信号和设定信号的跟踪线性。

进一步地，所述脉宽调制电路用于将反馈信号输入和设定信号输入进行比较放大，进而控制脉冲宽度并输出，采用集成电路TL494，所述TL494的端口1和端口2是误差放大器I的同相和反相输入端；端口3是相位校正和增益控制；端口4为间歇期调理；端口5和端口6分别用于外接振荡电阻和振荡电容；端口7为接地端；端口8、9、10和11分别为TL494内部两个末级输出三极管集电极和发射极；端口12为电源供电端；端口13为输出控制端，该端口接地时为并联单端输出方式，接端口14时为推挽输出方式；端口14为5V基准电压输出端，最大输出电流10mA；端口15和端口16是误差放大器II的反相和同相输入端。

更进一步地，所述脉宽调制电路包括集成电路TL494，所述集成电路TL494的端口16接地，端口15接高电平，端口4连接R11和R14进行分压，端口3连接R12、R13和C5组成相位校正和增益控制网络，端口5连接振荡电容C6，端口6连接振荡电阻R15，端口7连接R14、C6和R15的另一端并接地，端口14连接C7后与端口16和端口13接地，端口8、11和12连接电源，端口9和端口10并联放电回路，使输出信号的脉宽减小，以便放电回路进行处理后使输出的直流控制信号的电压下降，然后直流控制信号便可经电动机或电热管使被控制量下降，进而通过传感器使反馈信号降低，形成回路控制器。

进一步地，所述放电回路用于将脉冲宽度变化的输出经过整流滤波电路进行平滑、去除杂波干扰处理，再经过集成运算放大器构成的放大电路进行放大处理，并输出一个与脉冲宽度成正比的直流电压。

更进一步地，所述放电回路包括开关二极管D1和运算放大器IC3，D1连并联R16和C7，IC3的正极连接电阻R21和R17，并联C8和C9，C9另一端接地，IC3的负极并联R19和R20，R19的另一端连接R16和C7的另一端，IC3的输出端通过稳压二极管D2和R18后连接C8的另一端，所述D1和C7通过整流滤波将脉宽变化的方波信号转换成大小变化的直流信号，R16作为整流滤波的输出负载，且在脉冲截止期间为C7提供放电回路，使C7上的电压与TL494输出的脉宽成正比，稳压二极管D2可保证在意外情况下使输出电压不超过最大输出电压，避免损坏器件。

本实用新型的工作原理为：

被控制量(如压力、流量、温度等)通过传感器交换为电信号，作为闭环回路的反馈信号，通过有源二阶低通滤波电路进行平滑、去除杂波干扰后送给TL494的端口1。设定信号是由TL494的基准电压源经一精密多圈电位器分压，由电位器通过有源二阶低通滤波电路接入TL494的端口2。反馈信号和设定信号通过TL494的误差放大器I进行比较放大，进而控制脉冲宽度，这个脉冲空度变化的输出又经过整流滤波电路进行平滑处理，及由运算放大器构成的放大电路进行放大处理，输出一个与脉冲宽度成正比的的直流电压。这个电压就是所需要的输出控制电压，用它去控制执行电路，及时调整被控制量，使被控制量始终与设定值保持一致，形成闭环回路控制。

当反馈信号大于设定值时，通过TL494的脉宽调制作用，其9脚与10脚并联输出信号的脉宽减小，这个输出信号再经整流滤波电路及放大电路，使最后输出的直流控制信号的电压相应下降。直流控制信号通过控制电路经执行机构(如电动机、电热管等)使被控制量下降，再进而通过传感器使反馈信号降低，形成单回路闭环控制。

当反馈信号小于设定值时，上述控制过程相反。另外，还可以根据被控制系统的具体情况，来调整输入二阶低通滤波器的电容大小，使控制过程及时、准确、稳定。再有，为使控制过程直观，还应加上设定量及被控制量的显示电路。可从两个输入端取出信号，然后分别通过隔离放大电路送到表头指示。

以上所述，仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。