溫凝控制器廣泛應(yīng)用于電力電子的高低壓配電柜、端子箱、變電站，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境溫濕度變化，保護(hù)電力電子器件。還廣泛應(yīng)用于需要對(duì)溫濕度進(jìn)行檢測(cè)及綜合控制的場(chǎng)所，如蔬菜大棚、糧倉(cāng)等。本文設(shè)計(jì)了一種溫凝控制器，以溫度傳感器AD592、凝露傳感器HDP一07作為檢測(cè)元件，以四通道的集成運(yùn)放LM324作為核心控制比較元件，自動(dòng)對(duì)被測(cè)環(huán)境進(jìn)行溫度檢測(cè)、控制輸出和報(bào)警以及凝露保護(hù)等，克服了現(xiàn)有溫凝控制器對(duì)設(shè)計(jì)調(diào)試維修人員對(duì)軟件知識(shí)要求較高，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度反應(yīng)偏差大的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)。
1.溫凝控制器控制原理
LM324電壓比較器作為溫凝控制器額主控芯片，利用溫度傳感器將溫度的變化變?yōu)殡娏鞯淖兓袄媚秱鞲衅鲗穸鹊牡淖兓D(zhuǎn)換為電阻的變化和LM324電壓比較器對(duì)溫凝控制器控制來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警顯示及輸出。基于LM324電壓比較器的溫凝控制器的原理框圖如圖1所示。
圖1 溫凝控制器原理框圖
2.電路設(shè)計(jì)
基于LM324電壓比較的溫凝控制器的電路設(shè)計(jì)主要包括直流穩(wěn)壓電源和溫凝控制兩部分的設(shè)計(jì)。該控制器主要部件包括溫濕度傳感器，通過(guò)紅藍(lán)黑黃四根導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)底座連接到控制電路板，以及和控制電路板相連接的撥盤(pán)，最后經(jīng)殼體進(jìn)行封裝。
2.1直流穩(wěn)壓
電源部分設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的溫凝控制器電路由直流穩(wěn)壓電源模塊、傳感器輸入模塊、報(bào)警顯示模塊、電壓比較模塊等組成。
基本上所有的電子產(chǎn)品都是直流電源供電，而日常的電網(wǎng)電壓是交流220V，因此首先要將交流電變?yōu)橹绷麟姡瑸殡娐诽峁┓€(wěn)定的直流電源，本溫凝控制器需要為電壓比較模塊提供8V的直流電，為輸出繼電器模塊停工12V的直流電，首先經(jīng)變壓器調(diào)壓后，通過(guò)四個(gè)二極管組成的橋式整流電路進(jìn)行整流，并經(jīng)電容濾波后經(jīng)三端集成穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓輸出。
2.2溫凝控制部分設(shè)計(jì)
溫凝控制部分設(shè)計(jì)采用LM324電壓比較器作為整個(gè)溫凝控制電路的主控芯片。LM324是真正差分輸入的四通道集成運(yùn)算放大器，由完全獨(dú)立的四組運(yùn)放組成，它在電路中的主要作用是比較輸入電壓和基準(zhǔn)電壓，根據(jù)兩路電壓的高低改變輸出電壓的高低，從而進(jìn)行相應(yīng)的控制輸出。
本溫凝控制器選用AD592作為溫度傳感器，AD592是已經(jīng)集成化的溫度傳感器，是美國(guó)亞德諾半導(dǎo)體公司推出的一種高性能電流傳感器，將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電流。它具有誤差小、成本低、溫度變化和電流變化成線(xiàn)性的優(yōu)點(diǎn)。它的輸出電流以絕度絕對(duì)零度(一273oC)為基準(zhǔn)，環(huán)境溫度每增減1℃，它會(huì)增加1微安的輸出電流。溫度傳感器經(jīng)過(guò)電壓跟隨器將溫度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓筝斎氲诫妷罕容^器的反相輸入端。線(xiàn)繞電位器和撥盤(pán)相連，用于提供基準(zhǔn)電壓，并提供給電壓比較器的同相輸入端。如果LM324電壓比較器的輸入端電壓低于基準(zhǔn)電壓，說(shuō)明.IJ;ID~lJ環(huán)境溫度低于撥盤(pán)設(shè)定溫度，電壓比較器輸出高電平，此時(shí)通過(guò)二極管進(jìn)行報(bào)警顯示并控制輸出進(jìn)行升溫，直至環(huán)境溫度高于設(shè)定溫度，電壓比較器輸出低電平，整個(gè)溫度控制過(guò)程為閉環(huán)系統(tǒng)，因而能快速靈敏地控制溫凝控制器的動(dòng)作，圖2為溫度控制模塊電路原理圖。
圖2 溫度控制模塊
本溫凝控制器選用HDP一07作為凝露傳感器，HDP一07是一種新型凝露傳感器，通過(guò)自身阻值變化去測(cè)量或預(yù)測(cè)空氣凝露的產(chǎn)生，其結(jié)構(gòu)是在陶瓷基片上制作梳妝電流，然后由樹(shù)脂和導(dǎo)電粒子涂覆形成電阻膜，具有典型的開(kāi)關(guān)型傳感器的特點(diǎn)，對(duì)高濕度格外敏感，呈現(xiàn)高阻狀態(tài);在低濕度環(huán)境下，體現(xiàn)低阻狀態(tài)。具有體積小、測(cè)量周期短，反應(yīng)敏捷、精度高等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)光學(xué)原理制成的冷鏡式凝露傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、操作復(fù)雜、精度低的缺點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于需要控制高濕度和凝露的場(chǎng)合，圖3為濕度控制模塊原理圖。
圖3 濕度控制模塊
當(dāng)環(huán)境溫度中的相對(duì)濕度達(dá)到loo%B-,j-空氣中的水蒸氣將液化凝結(jié)為露珠，設(shè)備會(huì)因?yàn)槌睗穸l(fā)生誤動(dòng)作，減少使用壽，因此本文設(shè)計(jì)的溫凝控制器中采用HDP一07凝露傳感器用于檢測(cè)凝露的產(chǎn)生并及時(shí)消除。凝露傳感器與比較器構(gòu)成過(guò)零比較器，平常在低濕度的環(huán)境下，凝露傳感器的電阻很小，傳感器體現(xiàn)出開(kāi)關(guān)閉合的特性，比較器輸出低電平;當(dāng)環(huán)境濕度達(dá)到83%的臨界值時(shí)，凝露傳感器呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，比較器輸出高電平，從而控制電子開(kāi)關(guān)三級(jí)管導(dǎo)通并顯示報(bào)警及控制輸出降低濕度，采用基于LM324電壓比較器作為主控芯片的溫凝控制電路相較基于軟件控制的電路，電路結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，調(diào)試組裝使用更為方便，成本也更加低廉。
3.測(cè)試
3.1溫度控制的調(diào)節(jié)與測(cè)試
(1)調(diào)基準(zhǔn)
將撥盤(pán)刻度轉(zhuǎn)至0度，將萬(wàn)用表的紅表筆夾住線(xiàn)繞電位器中間抽頭，黑表筆接地，萬(wàn)用表轉(zhuǎn)至直流電壓檔，調(diào)整電位器W2，使電壓表讀數(shù)為2.73V。
(2)調(diào)線(xiàn)性精度
首先，將撥盤(pán)刻度調(diào)整至一3O度，調(diào)整電位器W2，使電壓讀數(shù)為2.43V;第二步將撥盤(pán)刻度調(diào)整至40度，記下萬(wàn)用表的數(shù)值，如果數(shù)值大于3.13V，表明斜率偏大，再將撥盤(pán)刻度調(diào)整至一30度，調(diào)整電位器W1并重新調(diào)整W2是電壓讀數(shù)為2.43，再將撥盤(pán)刻度調(diào)整至4O度，觀察電壓表讀數(shù)是否為3.13V，若不是，重復(fù)第二步，直到電壓讀數(shù)為2.43V。
(3)調(diào)溫度傳感器精度
將撥盤(pán)刻度調(diào)整至室溫，調(diào)整電位器WS，使溫度報(bào)警指示二極管亮，并在這個(gè)臨界值來(lái)回調(diào)節(jié)電位器，溫度指示燈將來(lái)回在亮滅之間變化。
(4)測(cè)試
將撥盤(pán)刻度調(diào)整低于室溫，溫凝控制器不起作用;將撥盤(pán)刻度調(diào)整高于室溫，溫凝控制器的溫度報(bào)警指示燈亮，繼電器吸合，輸出220V交流電，表明溫度控制部分可正常工作。
3.2凝露控制的調(diào)節(jié)與測(cè)試
凝露控制器檢測(cè)時(shí)可外加水蒸氣或者用口對(duì)著凝露傳感器哈氣5秒左右，控制器上的濕度報(bào)警指示燈亮，繼電器吸合，輸出220V交流電，表明凝露控制部分可正常工作。
總結(jié)
本文總結(jié)了基于LM324電壓比較器的溫凝控制器設(shè)計(jì)與制作。該溫凝控制器通過(guò)測(cè)試成功的實(shí)現(xiàn)了溫度控制和凝露產(chǎn)生控制，具有穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，調(diào)節(jié)范圍廣，精度高，反應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn)，解決了溫凝控制器電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，反應(yīng)精度不高等問(wèn)題。僅采用LM324電壓比較器作為該控制電路的主控芯片，方便組裝和調(diào)試，成本低廉，無(wú)需采用軟件控制是該溫凝控制器的特色。適合于科技創(chuàng)新和推廣。
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