专利名称：开关柜温湿度保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温湿度保护电路，特别涉及一种开关柜温湿度保 护电路。
背景技术：
开关柜温度凝露保护器是一种保护开关柜内温湿度的设备，它可保证开关柜内具有合适的温湿度，防止开关柜内发生凝露或温度过高 而引起各种事故。现有开关柜温度凝露保护器可分为两大类，一类是带数字显示的，能实 时显示当前的温度、湿度值，这种开关柜温度凝露保护器虽然控制功能强，但结构复杂、成 本高；另一类是不带数字显示的，这种开关柜温度凝露保护器通常利用模拟电路构成，用户 只能对产品进行动作测试而无法对产品进行校准，如果用户需要特殊的温度动作特性的产 品，只能向厂家进行特殊订货，使用很不方便，而且该种开关柜温度凝露保护器不具有状态 指示、故障告警功能，对开关柜的安全运行造成了一定的威胁。实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术不足，提供一种结构简单、成本 低、整定方便的开关柜温湿度保护电路。本实用新型的技术方案—种开关柜温湿度保护电路，含有主控模块、电源模块和整定模块；主控模块含有 微处理器、第一运算放大器、第二运算放大器、湿度传感器、温度传感器、第一整定接口、光 电耦合器；电源模块含有整流器、稳压器；整定模块含有电池、整定按键、整定指示灯、第二 整定接口 ；交流市电先经整流器整流，再经稳压器稳压后输出给主控模块作为供电电源； 湿度传感器的信号经第一运算放大器放大后进入微处理器的第一模拟信号输入端，温度传 感器的信号经第二运算放大器放大后进入微处理器的第二模拟信号输入端，微处理器的第 一数字信号输出端的信号经第一三极管放大后驱动继电器的线圈，继电器的触点串接在加 热器的供电回路中，第一整定接口含有两个管脚，光电耦合器的发射管与第一限流电阻串 联后并接在第一整定接口的两个管脚之间，光电耦合器的接收管的正极与微处理器的第一 数字信号输入端连接；第二整定接口含有两个管脚，电池与整定按键串联后并接在第二整 定接口的两个管脚之间，整定指示灯与第二限流电阻串联后并接在第二整定接口的两个管 脚之间，第一整定接口与第二整定接口的管脚对应，通过第一整定接口与第二整定接口的 连接可以使电池给光电耦合器的发射管正向供电。主控模块还含有编程口，编程口与微处理器的第一 I/O 口、第二 I/O 口、第三I/O 口连接。主控模块还含有工作模式设定按键，工作模式设定按键与微处理器的第二数字信 号输入端连接；微处理器的第二数字信号输出端的信号驱动电源指示灯，微处理器的第三 数字信号输出端的信号驱动除湿指示灯，微处理器的第四数字信号输出端的信号驱动加热 指示灯，微处理器的第五数字信号输出端的信号驱动自动指示灯，微处理器的第六数字信 号输出端的信号驱动手动指示灯。湿度传感器与第一分压电阻串联后的连接点与第一运算放大器的输入端连接，温 度传感器与第二分压电阻串联后的连接点与第二运算放大器的输入端连接；温度传感器为热敏电阻，湿度传感器为凝露传感器，加热器为电热丝。温度传感器为NTC热敏电阻，温度传感器的型号为MF52F103F3950F。该温度传感 器的温度测量范围为_18°C ^+50由于本开关柜温湿度保护电路自身发热的因素影响， 对温度动作点要进行修正，本电路的修正值为2. 2°C。湿度传感器为HDS05凝露传感器，湿度传感器的动作值应该在93%RH，湿度传感器 本身有5%RH的误差，为了可靠设定在88%RH动作。第一运算放大器和第二运算放大器的型号为LM358。微处理器的第七数字信号输出端与场效应管的栅极连接，场效应管的漏极和源极 并接在湿度传感器的两端。场效应管为N沟道型场效应管，场效应管的型号为K117。为了避免湿度过大使湿度传感器损坏，当微处理器检测到湿度信号过大时就输出 信号控制场效应管将湿度传感器短路，然后，微处理器定时释放场效应管，每次释放场效应 管时，如果湿度还很大，继续将湿度传感器短路，如果湿度正常，则不再将湿度传感器短路， 采用这种方法可靠的保护了湿度传感器的使用寿命。微处理器的型号为PIC16F676，稳压器的型号为TL431。交流市电先经降压电容降压后再经整流器整流。本开关柜温湿度保护电路通电后，首先进入自检状态，电源指示灯、除湿指示灯、 加热指示灯、自动指示灯、手动指示灯依次点亮0. 5秒，然后进入工作状态。开关柜温湿度 保护电路工作时，电源指示灯常亮。开关柜温湿度保护电路工作于自动模式时，自动模式指示灯亮，控制器每2秒钟 测量一次温度和湿度值。温度达到预定动作值时，加热指示灯点亮，同时内部继电器吸合， 进行加热；温度达到预定复位值时，加热指示灯熄灭，内部继电器释放，停止加热。同样，湿 度达到预定动作值时，除湿指示灯点亮，同时内部继电器吸合，进行加热除湿；湿度达到预 定复位值时，除湿指示灯熄灭，内部继电器释放，停止除湿。开关柜温湿度保护电路工作于手动模式时，手动指示灯点亮，内部继电器吸合，进 行加热，直到再次转换为自动模式时继电器才复位。工作模式设定按键用于调整开关柜温湿度保护电路的工作模式，按压此按键大于 1秒钟，控制器的工作模式就会切换，原模式是自动就会切换为手动，原模式手动就会切换 自动。两次调整时间间隔应该大于2秒钟，否则控制器视为无效信号。整定该开关柜温湿度保护电路时，将恒温箱的温度设定为开关柜温湿度保护电路 的动作值，然后将主控模块和电源模块放入恒温箱中，按下整定按键，然后接通主控模块和 电源模块的电源，主控模块检测到有整定信号后，进入整定状态，自动指示灯开始闪烁，表 明保护器进入整定状态。由于主控模块和电源模块的温度和恒温箱的温度到达到平衡需要 一定的时间，因此恒温箱的温度达到设定之后要保持20分钟以上。温度保持时间到后，再 次按下整定按键，加热指示灯亮，微处理器会将此时的温度值存入其内部的EEPROM内，作 为以后工作时的温度“设定值”。再将恒温箱的温度设定为“温度凝露保护器”温度的复位值，同样经过保持时间 后，再次按下整定按键，加热指示灯熄灭，自动指示灯停止闪烁，微处理器将此时的温度值 存入其内部的EEPROM内，作为以后工作时的温度“复位值”。设定完成后该开关柜温湿度保护电路会进入正常工作状态。[0025]本实用新型的有益效果1.本实用新型的微处理器通过对开关柜内的温湿度信号的采样处理来控制加热 器的启停，从而控制开关柜内的温湿度，同时微处理器还控制相应指示灯的启停，因此，本 实用新型的智能化程度高、使用方便。2.本实用新型在整定时，可将主控模块和电源模块放入恒温箱中，整定模块放在 恒温箱外供操作者控制，整定模块中的第二整定接口通过一根长导线与主控模块中的第一 整定接口连接，当恒温箱中的温度达到一定的值后，操作者在恒温箱外按下整定按键即可 使主控模块进行整定，整定过后将第二整定接口与第一整定接口分开，使用很方便，而且， 一个整定模块可对多个主控模块进行整定。由于本实用新型采用简单的电路实现了温度的 整定，因此，电路结构简单、生产成本低，整个电路的体积也可以做得很小。
图1为主控模块的电路原理示意图；图2为电源模块的电路原理示意图；图3为整定模块的电路原理示意图。
具体实施方式
参见图1 图3，图中，开关柜温湿度保护电路含有主控模块、电源模块和整定模 块；主控模块含有微处理器IC1、第一运算放大器IC2A、第二运算放大器IC2B、湿度传感器 RN1、温度传感器RT1、第一整定接口 J4、光电耦合器IC2 ；电源模块含有整流器Bi、稳压器 IC3 ；整定模块含有电池BT、整定按键S、整定指示灯D30、第二整定接口 Jl ；交流市电先经 整流器Bl整流，再经稳压器IC3稳压后输出给主控模块作为供电电源；湿度传感器RNl的 信号经第一运算放大器IC2A放大后进入微处理器ICl的第一模拟信号输入端AN7，温度传 感器RTl的信号经第二运算放大器IC2B放大后进入微处理器ICl的第二模拟信号输入端 AN6，微处理器ICl的第一数字信号输出端RC4的信号经第一三极管Q2放大后驱动继电器 Kl的线圈，继电器Kl的触点串接在加热器的供电回路中，第一整定接口 J4含有两个管脚， 光电耦合器IC2的发射管与第一限流电阻串联后并接在第一整定接口 J4的两个管脚之间， 光电耦合器IC2的接收管的正极与微处理器ICl的第一数字信号输入端RA5连接；第二整 定接口 Jl含有两个管脚，电池BT与整定按键S串联后并接在第二整定接口 Jl的两个管 脚之间，整定指示灯D30与第二限流电阻R30串联后并接在第二整定接口 Jl的两个管脚之 间，第一整定接口 J4与第二整定接口 Jl的管脚对应，通过第一整定接口 J4与第二整定接 口 Jl的连接可以使电池BT给光电耦合器IC2的发射管正向供电。主控模块还含有编程口，编程口与微处理器ICl的第一 I/O 口 RA0、第二 I/O 口 RA1、第三I/O 口 RA3连接。主控模块还含有工作模式设定按键SWl，工作模式设定按键SWl与微处理器ICl的 第二数字信号输入端RA4连接；微处理器ICl的第二数字信号输出端RCl的信号驱动电源 指示灯D1，微处理器ICl的第三数字信号输出端RAO的信号驱动除湿指示灯D2，微处理器 ICl的第四数字信号输出端RAl的信号驱动加热指示灯D3，微处理器ICl的第五数字信号 输出端RCO的信号驱动自动指示灯D4，微处理器ICl的第六数字信号输出端RA2的信号驱 动手动指示灯D5。湿度传感器RNl与第一分压电阻Rl串联后的连接点与第一运算放大器IC2A的输
5入端连接，温度传感器RTl与第二分压电阻R2串联后的连接点与第二运算放大器IC2B的 输入端连接；温度传感器RTl为热敏电阻，湿度传感器RNl为凝露传感器，加热器为电热丝。温度传感器RTl为NTC热敏电阻，温度传感器RTl的型号为MF52F103F3950F。该 温度传感器RTl的温度测量范围为_18°C +50°C，由于本开关柜温湿度保护电路自身发热 的因素影响，对温度动作点要进行修正，本电路的修正值为2. 2°C。湿度传感器RNl为HDS05凝露传感器，湿度传感器RNl的动作值应该在93%RH，湿 度传感器RNl本身有5%RH的误差，为了可靠设定在88%RH动作。第一运算放大器IC2A和第二运算放大器IC2B的型号为LM358。微处理器ICl的第七数字信号输出端RC5与场效应管Q3的栅极连接，场效应管Q3 的漏极和源极并接在湿度传感器RNl的两端。场效应管Q3为N沟道型场效应管，场效应管 Q3的型号为K117。为了避免湿度过大使湿度传感器RNl损坏，当微处理器ICl检测到湿度信号过大 时就输出信号控制场效应管Q3将湿度传感器RNl短路，然后，微处理器ICl定时释放场效 应管Q3，每次释放场效应管Q3时，如果湿度还很大，继续将湿度传感器RNl短路，如果湿度 正常，则不再将湿度传感器RNl短路，采用这种方法可靠的保护了湿度传感器RNl的使用寿 命。微处理器ICl的型号为PIC16F676，稳压器IC3的型号为TL431。交流市电先经降压电容C21降压后再经整流器Bl整流。本开关柜温湿度保护电路通电后，首先进入自检状态，电源指示灯D1、除湿指示灯 D2、加热指示灯D3、自动指示灯D4、手动指示灯D5依次点亮0. 5秒，然后进入工作状态。开 关柜温湿度保护电路工作时，电源指示灯Dl常亮。开关柜温湿度保护电路工作于自动模式时，自动模式指示灯D4亮，控制器每2秒 钟测量一次温度和湿度值。温度达到预定动作值时，加热指示灯D3点亮，同时内部继电器 吸合，进行加热；温度达到预定复位值时，加热指示灯D3熄灭，内部继电器释放，停止加热。 同样，湿度达到预定动作值时，除湿指示灯D2点亮，同时内部继电器吸合，进行加热除湿； 湿度达到预定复位值时，除湿指示灯D2熄灭，内部继电器释放，停止除湿。开关柜温湿度保护电路工作于手动模式时，手动指示灯D5点亮，内部继电器吸 合，进行加热，直到再次转换为自动模式时继电器才复位。工作模式设定按键SWl用于调整开关柜温湿度保护电路的工作模式，按压此按键 大于1秒钟，控制器的工作模式就会切换，原模式是自动就会切换为手动，原模式手动就会 切换自动。两次调整时间间隔应该大于2秒钟，否则控制器视为无效信号。整定该开关柜温湿度保护电路时，将恒温箱的温度设定为开关柜温湿度保护电路 的动作值，然后将主控模块和电源模块放入恒温箱中，按下整定按键S，然后接通主控模块 和电源模块的电源，主控模块检测到有整定信号后，进入整定状态，自动指示灯D4开始闪 烁，表明保护器进入整定状态。由于主控模块和电源模块的温度和恒温箱的温度到达到平 衡需要一定的时间，因此恒温箱的温度达到设定之后要保持20分钟以上。温度保持时间到 后，再次按下整定按键S，加热指示灯D3亮，微处理器ICl会将此时的温度值存入其内部的 EEPROM内，作为以后工作时的温度“设定值”。再将恒温箱的温度设定为“温度凝露保护器”温度的复位值，同样经过保持时间后，再次按下整定按键S，加热指示灯D3熄灭，自动指示灯D4停止闪烁，微处理器ICl将此 时的温度值存入其内部的EEPROM内，作为以后工作时的温度“复位值”。 设定完成后该开关柜温湿度保护电路会进入正常工作状态。
权利要求1.一种开关柜温湿度保护电路，含有主控模块和电源模块，其特征是还含有整定模 块；主控模块含有微处理器、第一运算放大器、第二运算放大器、湿度传感器、温度传感器、 第一整定接口、光电耦合器；电源模块含有整流器、稳压器；整定模块含有电池、整定按键、 整定指示灯、第二整定接口 ；交流市电先经整流器整流，再经稳压器稳压后输出给主控模块 作为供电电源；湿度传感器的信号经第一运算放大器放大后进入微处理器的第一模拟信 号输入端，温度传感器的信号经第二运算放大器放大后进入微处理器的第二模拟信号输入 端，微处理器的第一数字信号输出端的信号经第一三极管放大后驱动继电器的线圈，继电 器的触点串接在加热器的供电回路中，第一整定接口含有两个管脚，光电耦合器的发射管 与第一限流电阻串联后并接在第一整定接口的两个管脚之间，光电耦合器的接收管的正极 与微处理器的第一数字信号输入端连接；第二整定接口含有两个管脚，电池与整定按键串 联后并接在第二整定接口的两个管脚之间，整定指示灯与第二限流电阻串联后并接在第二 整定接口的两个管脚之间，第一整定接口与第二整定接口的管脚对应，通过第一整定接口 与第二整定接口的连接可以使电池给光电耦合器的发射管正向供电。
2.根据权利要求1所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是所述主控模块还含有编 程口，编程口与微处理器的第一 I/O 口、第二 I/O 口、第三I/O 口连接。
3.根据权利要求1所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是所述主控模块还含有工 作模式设定按键，工作模式设定按键与微处理器的第二数字信号输入端连接；微处理器的 第二数字信号输出端的信号驱动电源指示灯，微处理器的第三数字信号输出端的信号驱动 除湿指示灯，微处理器的第四数字信号输出端的信号驱动加热指示灯，微处理器的第五数 字信号输出端的信号驱动自动指示灯，微处理器的第六数字信号输出端的信号驱动手动指 示灯。
4.根据权利要求1所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是所述湿度传感器与第一 分压电阻串联后的连接点与第一运算放大器的输入端连接，所述温度传感器与第二分压电 阻串联后的连接点与第二运算放大器的输入端连接；温度传感器为热敏电阻，湿度传感器 为凝露传感器，加热器为电热丝。
5.根据权利要求4所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是所述温度传感器为NTC 热敏电阻，温度传感器的型号为MF52F103F3950F ；所述湿度传感器为HDS05凝露传感器；所 述第一运算放大器和第二运算放大器的型号为LM358。
6.根据权利要求1所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是所述微处理器的第七数 字信号输出端与场效应管的栅极连接，场效应管的漏极和源极并接在湿度传感器的两端。
7.根据权利要求6所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是所述场效应管为N沟道 型场效应管，场效应管的型号为K117。
8.根据权利要求1所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是所述微处理器的型号为 PIC16F676，所述稳压器的型号为TL431。
9.根据权利要求1所述的开关柜温湿度保护电路，其特征是所述交流市电先经降压 电容降压后再经整流器整流。
专利摘要本实用新型涉及一种开关柜温湿度保护电路；开关柜温湿度保护电路含有主控模块、电源模块和整定模块；主控模块含有微处理器、运算放大器、湿度传感器、温度传感器、第一整定接口、光电耦合器；电源模块含有整流器、稳压器；整定模块含有电池、整定按键、整定指示灯、第二整定接口；湿度传感器和温度传感器的信号经运算放大器放大后进入微处理器，微处理器的输出端的信号经三极管放大后再经继电器控制加热器的启停，光电耦合器的发射管与第一整定接口连接，光电耦合器的接收管与微处理器连接；电池与整定按键串联后并接在第二整定接口的两个管脚之间，第一整定接口与第二整定接口的管脚对应；本实用新型提供了一种结构简单、成本低、整定方便的开关柜温湿度保护电路。
文档编号H02H7/22GK201893549SQ201020666488
公开日2011年7月6日 申请日期2010年12月18日 优先权日2010年12月18日
发明者王艳辉, 翟卫青, 赵志敏 申请人:王艳辉