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1、溫控器工作原理-簡介

溫控器，全稱為溫度控制器（Thermostat），也叫溫控開關、溫度保護器，分為機械式的和電子式的兩類，它主要是根據工作環境的溫度變化，在開關內部發生物理形變，從而產生某些特殊效應，產生導通或者斷開動作的一系列自動控制元件，或者電子原件在不同溫度下，工作狀態的不同原理來給電路提供溫度數據，以供電路采集溫度數據。

2、溫控器工作原理

溫控器的工作原理是通過溫度傳感器對環境溫度自動進行采樣、即時監控，溫控器當環境溫度高于控制設定值時控制電路啟動，可以設置控制回差。

溫控器由轉換顯示機構、設定機構、比較運算機構、輸出機構四大機構組成。當溫度傳感器把現場溫度轉換成電信號傳給溫控器，溫控器的轉換顯示機構把電信號轉換成數字顯示或模擬指示出來，并在內部與設設定機構的設定值通過比較機構進行比較后，通過輸出機構輸出給操控器，然后操控器再對加熱器/致冷器進行控制。

溫度控制器電路圖（一）

采用555時基電路的簡易溫度控制器

本電路是采用555時基集成電路和很少的外圍元件組成的一個溫度自動控制器。因為電路中各點電壓都來自同一直流電源，所以不需要性能很好的穩壓電源，用電容降壓法便能可靠地工作。電路元件價格低、體積小、便于在業余條件下自制。該電路制作的溫度自動控制器可用于工業生產和家用的電加熱控制，效果良好。

一、電路工作原理電路原理

如圖6所示。

當溫度較低時，負溫度系數的熱敏電阻Rt阻值較大，555時基集成電路（IC）的2腳電位低于Ec電壓的1/3（約4V），IC的3腳輸出高電平，觸發雙向晶閘管V導通，接通電加熱器RL進行加熱，從而開始計時循環。當置于測溫點的熱敏電阻Rt溫度高于設定值而計時循環還未完成時，加熱器RL在定時周期結束后就被切斷。當熱敏電阻Rt溫度降低至設定值以下時，會再次觸發雙向晶閘管V導通，接通電加熱器RL進行加熱。這樣就可達到溫度自動控制的目的。

二、元器件的選擇

電路中，熱敏電阻Rt可采用負溫度系數的MF12型或MF53型，也可以選擇不同阻值和其他型號的負溫度系數熱敏電阻，只要在所需控制的溫度條件下滿足Rt＋VR1＝2R4這一關系式即可。電位器VR1取得大一些能獲得較大的調節范圍，但靈敏度會下降。雙向晶閘管V也可根據負載電流的大小進行選擇。其他元件沒有特殊要求，根據電路圖給出參數來選擇。

三、制作和調試方法

整個電路可安裝在一塊線路板上，一般不需要調試，時間間隔為1.1R2&TImes;C3，應該比加熱系統的熱時間常數選得小一些，但也不能太小，否則會因為雙向晶閘管V急速導通或關閉而造成過分的射頻干擾。安裝調試完后可裝入一個小塑料盒內，并將熱敏電阻Rt引出至測溫點即可。

溫度控制器電路圖（二）

如下圖所示為一種用電接點水銀溫度計構成的溫度自動控制電路。圖中A、B為電接點溫度計的兩個觸點，KM為交流接觸器其線圈額定電壓為36V，RL為電加熱器。當合上電源開關S，電加熱器開始加熱，當溫度上升至預置溫度時，電接點水銀溫度計的兩個觸點A、B接通，使接觸器KM得電吸合，其常閉觸點切斷電熱器電源，停止加熱。

當溫度小于預置溫度時，電接點水銀溫度計的兩個觸點A、B斷開，KM斷電，其觸點復位，電加熱器又開始加熱。這樣周而復始，重復加熱，實現自動控溫的目的。

溫度控制器電路圖（三）

自動調節的溫度控制器電路

流體媒價溫度控制器是利用感溫流體熱脹冷縮及液體不可壓縮的原理而實現自動調節。

溫控器根據工作環境的溫度變化，在開關內部發生物理形變，從而產生某些特殊效應，產生導通或者斷開動作的一系列自動控制元件，或者電子原件在不同溫度下，工作狀態的不同原理來給電路提供溫度數據，以供電路采集溫度數據。

溫度控制器電路圖（四）

此溫度控制器電路圖的溫度控制范圍為5～95℃，可廣泛應用于工業生產及科研方面的溫度自動控制。

溫度控制器電路圖

元器件選擇

R1～RIO均選用1／4W金屬膜電阻器或碳膜電阻器，R2和R3的精度應為為±1％。RP1～RP3均選用線性電位器。C1和C2均選用耐壓值為25V的鋁電解電容器；C3選用獨石電容器或滌綸電容器。YD選用1N4001或1N4007型硅整流二極管。VS選用1W、6V左右的硅穩壓二極管，例如1N4735等型號。VL1和VL2均選用φ5mm的發光二極管，VL1為紅色，VL2為綠色。UR選用1A、50V的整流橋堆，也可用4只1N4001橋接后代替。V1選用MTS-102型晶體管式溫度傳感器（也可用負溫度系數的熱敏電阻器代替）；V2選用S8550或3CG8550型硅PNP晶體管。IC1選用LM324型四運放集成電路；IC2選用7809型三端穩壓集成電路。K選用JRX-13F型9V直流繼電器。KM選用線圈電壓為220V的交流接觸器，其觸頭電流容量應根據EH的實際功率來選擇。PV選用100mV的電壓表。T選用3～5W、二次電壓為12V的電源變壓器。S選用5A、220V的交流電源開關。EH的功率應根據實際應用來選擇。

溫度控制器電路圖（五）

本電路是采用555時基集成電路和很少的外圍元件組成的一個溫度自動控制器。因為電路中各點電壓都來自同一直流電源，所以不需要性能很好的穩壓電源，用電容降壓法便能可靠地工作。電路元件價格低、體積小、便于在業余條件下自制。該電路制作的溫度自動控制器可用于工業生產和家用的電加熱控制，效果良好。

一、電路工作原理

電路原理如圖1所示。

圖1  采用555時基電路的簡易溫度控制器電路圖

當溫度較低時，負溫度系數的熱敏電阻Rt阻值較大，555時基集成電路（IC）的2腳電位低于Ec電壓的1/3（約4V），IC的3腳輸出高電平，觸發雙向晶閘管V導通，接通電加熱器RL進行加熱，從而開始計時循環。當置于測溫點的熱敏電阻Rt溫度高于設定值而計時循環還未完成時，加熱器RL在定時周期結束后就被切斷。當熱敏電阻Rt溫度降低至設定值以下時，會再次觸發雙向晶閘管V導通，接通電加熱器RL進行加熱。這樣就可達到溫度自動控制的目的。

二、元器件的選擇

電路中，熱敏電阻Rt可采用負溫度系數的MF12型或MF53型，也可以選擇不同阻值和其他型號的負溫度系數熱敏電阻，只要在所需控制的溫度條件下滿足Rt＋VR1＝2R4這一關系式即可。電位器VR1取得大一些能獲得較大的調節范圍，但靈敏度會下降。雙向晶閘管V也可根據負載電流的大小進行選擇。其他元件沒有特殊要求，根據電路圖給出參數來選擇。

三、制作和調試方法

整個電路可安裝在一塊線路板上，一般不需要調試，時間間隔為1.1R2&TImes;C3，應該比加熱系統的熱時間常數選得小一些，但也不能太小，否則會因為雙向晶閘管V急速導通或關閉而造成過分的射頻干擾。安裝調試完后可裝入一個小塑料盒內，并將熱敏電阻Rt引出至測溫點即可。

溫度控制器電路圖（六）

電路如下圖所示。圖中IC為NE555時基電路；RP3為溫度調節電位器，其滑動臂電位決定IC的觸發電位V2和閾電位Vf，且V5=Vf=2Vz。220V交流電壓經C1、R1限流降壓，D1、D2整流，C2濾波，DW穩壓后，

市售電熱毯一般有高、低兩個溫度檔。使用時，撥在高溫檔，入睡后總被熱醒；撥在低溫檔，有時醒來會覺得熱度不夠。為此，制作了這種電熱毯溫控器，它可以把電熱毯的溫度控制在一個適宜的范圍內。

電熱毯溫控器電路

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采樣保持電路（采樣/保持器）又稱為采樣保持放大器。當對模擬信號進行A/D轉換時，需要一定的轉換時間，在這個轉換時間內，模擬信號要保持基本不變，這樣才能保證轉換精度。采樣保持電路即為實現這種功能的電路。
　　采樣保持電路能夠跟蹤或者保持輸入模擬信號的電平值。在理想狀況下，當處于采樣狀態時，采樣保持電路的輸出信號跟隨輸入信號變化而變化；當處于保持狀態時，采樣保持電路的輸出信號保持為接到保持命令的瞬間的輸入信號電平值。當電路處于采樣狀態時開關導通，這時電容充電，如果電容值很小，電容可以在很短的時間內完成充放電，這時，輸出端輸出信號跟隨輸入信號的變化而變化；當電路處于保持狀態時開關斷開，這是由于開關斷開，以及集成運放的輸入端呈高阻狀態，電容放電緩慢，由于電容一端接由集成運放構成的信號跟隨電路，所以輸出信號基本保持為斷開瞬間的信號電平值。

采樣保持電路圖設計（一）

采樣保持放大器SMP04用做多路輸出選擇器電路圖

如圖所示為SMP04用做多路輸出選擇器，與解碼器、D／A轉換器構成的四路數字-模擬轉換電路。數字信號輸入模數轉換器DAC8228，輸出產生5～10V模擬電壓送副SMP04，地址輸入通道解碼器，不同的地址解碼后分別控制四路開關，以分別輸出四模擬信號。采用DAC8228產生DAC電壓輸出可以使電路得以最大的簡化。為了將輸出電壓干擾減小到最小，在采樣信號被確認之前，必須保證有5μs的最后電壓建立時間。每一個采樣保持放大器必須在每一秒鐘或更低時問刷新一次，以確保輸出電壓下降率不超過10mV或1／2LSB（最小有效位）。

采樣保持電路圖設計（二）

如圖所示為由SMP04與運放構成的增益為10的采樣保持放大電路。電路中將SMP04置于運放OP490的反饋回路中，當S非／H=0時，SMP04內部開關閉合，運放OP490的反饋回路接通，電路增益由運放本身及反饋電阻決定，圖中增益設置為10，輸出端輸出放大后的采樣電壓。當S非／H=1時，SMP04內部開關斷開，運放OP490反饋回路也無法形成，輸出端輸出保持在內部保持電容上最近一次的采樣電壓，且不受輸入端信號影響。運放輸出端的兩個二極管1N914起鉗位作用，防止當SMP04保持狀態時造成運放飽和。

采樣保持電路圖設計（三）

lf398峰值采樣保持電路

1.lf398的峰值保持電路

圖1：峰值保持電路原理圖

峰值保持電路探測核脈沖幅度信號并在脈沖峰值時刻通知保持峰值，同時向單片機提出中斷申請信號，使單片機響應中斷啟動A/D轉換;轉換結束后單片機使采樣保持器復原為采樣狀況，實現系統的邏輯控制。峰值保持電路原理圖如圖1所示。U4是芯片LF398，它是美國國家半導體公司研制的集成采樣保持器。它只需外接一個保持電容就能完成采樣保持功能，其采樣保持控制端可直接接于TTL，CMOS邏輯電平。

圖2

U1和U2是比較器LM311，U3是D觸發器74LS74，U5A是與門74LS08。放大后的脈沖核信號一路輸入到下閾比較器，另一路接輸入到LF398。當核信號大于下閾時，比較器U1輸出高電平，得到上升沿，上升沿再觸發U3A，它的Q端輸出高電平和U3B的Q非端相與得到高電平，去控制LF398的采樣控制端進入采樣狀態。當LF398的輸出端信號幅度比輸入端大時，即到達峰值時，比較器U2出高電平，得到上升沿，上升沿再觸發U3B，它的Q非端輸出低電平，U5A輸出變為低電平，LF398進入保持狀態。U3B的Q非端輸出的下跳沿作為單片機的中斷信號，當A/D轉換結束后，單片輸出放電和清零CLR信號使采樣保持器復原。電路波形見圖2。

采樣保持電路圖設計（四）

將一個經典的模擬累加器與一個采樣保持放大器級聯對一組模擬電壓的采樣進行保持。經典的模擬累加器是一個運放加上至少三只精密電阻。這些電阻的值應盡可能低，以避免影響累加器的帶寬。但這些低值電阻會消耗功率。此外，累加器與采樣保持放大器的結構也帶來了另一種缺點，當兩個輸入電壓幅度相近而極性相反時，就會顯示出這種缺點。此時，即使輸入電壓幅度很高，得到的總和也很低，如果輸入電壓幅度相等則總和為零。對低電壓的采樣通常會使輸出電壓出現相對較大的誤差，因為每個放大器都有一些動態誤差，如殘留的寄生電荷傳入存儲電容。一個模擬電壓采樣保持電路：

采樣保持電路圖設計（五）

圖中所示是用SF357運放組成的電壓采樣保持電路。這種電壓采樣保持電路可以方便地觀察任一時間內的被測瞬間電壓值。

在測試電壓時，只需將其輸入端跨接于被測電壓的兩端，接著

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