温度控制电路设计分析—电路图天天读（272）-电子发烧友网

一、可调上下限的温度控制电路图

在工业生产过程中往往要使温度控制在一定范围内。

若设其上限温度为TH、下限温度为TL，则温度控制在TH与TL之间，如图1所示。若温度超过TH，则需要冷却降温；若温度低于TL，测需加热升温。

本文介绍采用新型温度开关（TTS-202）组成的上下限温控电路。它的特点是电路简单可靠；上下限温度何任意设定（上限温度最大值为100℃，下限温度最小值为10℃）；阈值温度重复精度高，其典型值为±0.5℃。

1.1 TTS-202简介

TTS-202是一种可连续调整控制温度（阈值温度）的温度开关，也是一种特殊的单向可控硅。与一般单向可控硅不同的是，它无需触发电流而导通，而受温度控制：当温度低于阈值温度时，温度开关关断；达到或超过阚值温度时，温度开关导通。与一般单向可控硅相同的是，一旦导通后，即使温度降到阈值温度以下，它也不断开，只有导通电流降到维持电流以下时才关断。

TTS-202为T0一92封装，其管脚排列及典型应用电路如图2所示。图中RGA是调整阈值温度的电阻，若采用电位器则其阚值温度连续可调；CGA为防止干扰而设的电容，RL为负载电阻。当温度低于阈值温度时，邢-202截止，Va输出低电平；当温度达到或超过阈值温度时，TTS_202导通，Vo输出高电平。

TTS-202阈值温度范围10～100℃，可用RGA为470kΩ电位器来调整，电阻值越大，阈值温度越低。由于TTS_202在生产中有一定的离散性，在同样的RGA下，其阕值温度有一定的差别，所以在应用时要适当地调整。

1.2 电路工作原理

上下限温控电路如图3所示。它由1/24011（A和B）及阻容组成的多谐振荡器、两个TTS_202组成的上限、下限阈值温度控制器及另一半4011（C和D）及V等组成的输出电路部分构成。

采用1/24011的A及B组成的振荡器输出方波作为两个TTS_202的电源，其目的是使温度开关在降到阈值温度后可关断。

SA温度开关为上限温度开关、SB为下限温度开关，分别由RP1、RP2来设定（调整）其阈值温度。Ⅰ、Ⅱ为两输出端，输出高电平或低电平来控制加热或冷却装置。

设TH为上限温度、TL为下限温度，Ta为实测温度，则在不同温度时，SA、SB的输出及Ⅰ、Ⅱ的输出电平状态如下表所示。

Ⅰ及Ⅱ的输出可与工作电压为5v的单片机I/O口直接接口，由单片机输出来控制加热或冷却装置。

Ⅰ及Ⅱ的输出也可以经继电器或光电耦合器来控制加热器或制冷器，如图4及图5所示。在图4中，当I输出为高电平时，高电平（约5V）向电容c充电，当达到一定电压时，三极管V导通，继电器吸合，其触头可控制制冷器或冷水冷却电磁阀门等。在电路中电容C的目的是防止温度在阈值附近变化时，使继电器产生频繁的通断。

图4的电路接Ⅱ的输出时，当Ⅱ输出高电平时，继电器吸合，利用其常开触头来控制蒸气加热电磁阀门或接通接触器，由市电通过加热器来加热。

在图5中，当I输出高电平时，V导通，光电耦合器MOC3020中的LED亮，使内部光控可控硅触发导通，相继外接双向可控硅BCR导通，负载R；得电。图中R为限流电阻，其阻值与VCC有关，可用下式估算：

R（kΩ）=（Vcc-1.2V）／10mA若接Ⅱ输出时，必要时图5中的10kΩ电阻可根据V的放大倍数作适当的调整。

图1

1.3 调整方法

在实际使用中，SA、SB两只TTS-202应做成温度探头，即用适当长度的软导线焊接TTS-202的A、K、G极，并将焊接部分相互绝缘，外面用环氧树脂固封，防止在液体中电极之间因绝缘不良而造成故障。三根软导线外用屏蔽套套起来并接地则更好。

将SA、SB做成的探头放在被控制的容器中，并在探头旁放一支精度为0.1℃的温度计来检测温度。当温度达到TL时，调SB的RP2，使SB输出由低电平刚变成高电平；当温度达到TH时，调SA的RPI，使SA输出由低电平刚变成高电平。这样反复调整两次即可。

图2

二、简易实用模拟温控电路原理

2.1 温控总电路组成

温控电路主要由电源部分、温度检测元件、信号放大、比例积分、电压比较、移相触发控制继电器、超温保护、加热炉和LED显示几部分组成，其电路结构如图1所示。

图3 温控系统电路组成图

由温度检测元件可以检测到温度值信号，该信号经过放大后输送至比例积分电路并与温度设定电压比较，比较结果输送至相触发电路产生可变周期的脉冲以触发固态继电器中可控硅导通角，从而可控制加热装置的加热功率，达到控制温度的目的。温度补偿电路减少室温对温度测量准确度的影响；超温保护电路可以保证在加热温度超过设定值时，装置停止加热，起到保护设备的作用。

2.2 各分电路设计

2.1. 1 电源电路

温控电路中需要直流电压的器件为运算放大器及电子信息显示模块。该电压由220V交流电压经整流滤波后加。至三端稳压器输出得到。其电路如图2所示。