附图是温度控制器的电路图.其核心电路采用TL431可变分压型稳压集成电路。电路中TB1采用220V/12V的小型变压器(也可采用电容降压供电.但与电网不隔离).输出经D1~D4整流、CI滤波后输出14V的直流电压供给温控电路。
根据TL431的等效电路可知,它是内含基准电源的运算放大电路,当Uref>2.5V(基准电压2.5V)时,输出三极管导通,输出为低电平。在Uref<2.5V时.运算放大器输出低电平,输出三极管截止。改变Uref的电压值即可改变输出电压,所以在稳压电源(普通的线性稳压电源和隔离型开关电源)的稳压基准中都能找到它的身影。其输出电压Uo=Uref(1+R11/R2),由于Uref=2.5V,所以输出电压可由R11/R2的比值来决定。
在本例中R11由热敏电阻Rt和上限温度调节电阻Rp1、固定电阻Rl串联组成,且R2取值为5.lkΩ,Rp2+R3则为通过继电器的常开触点控制的温度下限阈值控制电阻。
1.工作原理
接通电源后,加热电阻通过继电器的常闭触点接人220V交流电路中,加热开始。此时温度为常温,负温度系数的热敏电阻为lOkΩ,随着加热的进行,Rt阻值不断下降,Uref开始上升,此时调节Rpl亦可改变决定温度的上限温度控制点T1。
当温度达到控温点时.Rt=Rtl,Uref=UCC*R2/(R2+R11上>2.5V,运算放大器输出为高电平,内部三极管导通,继电器吸合.常闭触点断开,加热停止。同时继电器的另一组常开触点闭合,使Rp2+R3与R11并联,使Uref进一步上升,此电路是一个简单的滞回电路。
通过调节Rp2可调节温控器的下限温度控制点T2。随着加热的停止,温度开始慢慢的回落.Rt逐步增大,即当Rt=Rtl时.由于Rp2+R3并联电路的接人.Uref仍大于2.5V,输出三极管继续导通,维持继电器在吸合状态,加热电阻器仍处在断电状态。只有当温度下降到温度的下限阈值T2时.Rt=Rt2,Uref=Uc-cxR2/(R2+RI1下)<2.5V运算放大器输出低电平,内部三极管截止,继电器释放.常开触点断开退出所接电路,同时常闭触点复位,加热重新开始。周而复始,通过控制加热电阻使温度在范围T1~T2内稳定。实验中发现,即使不要Rp2+R3这部分电阻,电路也不会出现热振荡(即稳度在Tl点上继电器不停的切换),这是因为热存在惰性的原因。但加入Rp+R3后会更加可靠,有一个温度的阈值范围T1~T2.这个值可通过Rpl和Rp2进行调节来实现。
2.电路调试
本电路十分简单.因为TIA31具有lOOmA的驱动能力.可直接驱动小型继电器.所以电路板可用洞洞板来制作。比较难的是电路调试,这里采用10kΩ负温度系数的测温用热敏电阻,精度比较高。接通电路后,加热开始.10kΩ测温电阻置入温控室内,同时放入温度计,当温度上升到设定的上限温度值Tl时.调节Rp1.使TL431导通,继电器吸合。继续观察当温度下降到下限温控值T2时,调节Rp2使TL431截止,继电器释放。由于测温电阻的非线性,所以电位器Rp1、Rp2的标示也可能出现非线性.只要标注几个关键点即可。
此温控电路仅使用一支TL431就完成了温度在一个范围内的设定与控制.简单实用,性价比高.非常适合于学生和电子爱好者制作。