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溫凝控制器廣泛應用于電力電子的高低壓配電柜、端子箱、變電站，用于實時檢測環(huán)境溫濕度變化，保護電力電子器件。還廣泛應用于需要對溫濕度進行檢測及綜合控制的場所，如蔬菜大棚、糧倉等。本文設計了一種溫凝控制器，以溫度傳感器AD592、凝露傳感器HDP一07作為檢測元件，以四通道的集成運放LM324作為核心控制比較元件，自動對被測環(huán)境進行溫度檢測、控制輸出和報警以及凝露保護等，克服了現(xiàn)有溫凝控制器對設計調(diào)試維修人員對軟件知識要求較高，電路結(jié)構(gòu)復雜，溫度反應偏差大的缺點，簡化了電路結(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電壓比較器對溫凝控制器控制來實現(xiàn)報警顯示及輸出。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.電路設計

基于LM324電壓比較的溫凝控制器的電路設計主要包括直流穩(wěn)壓電源和溫凝控制兩部分的設計。該控制器主要部件包括溫濕度傳感器，通過紅藍黑黃四根導線通過底座連接到控制電路板，以及和控制電路板相連接的撥盤，最后經(jīng)殼體進行封裝。

2.1直流穩(wěn)壓

電源部分設計本文設計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，通過四個二極管組成的橋式整流電路進行整流，并經(jīng)電容濾波后經(jīng)三端集成穩(wěn)壓器進行穩(wěn)壓輸出。

2.2溫凝控制部分設計

溫凝控制部分設計采用LM324電壓比較器作為整個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算放大器，由完全獨立的四組運放組成，它在電路中的主要作用是比較輸入電壓和基準電壓，根據(jù)兩路電壓的高低改變輸出電壓的高低，從而進行相應的控制輸出。

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，是美國亞德諾半導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性的優(yōu)點。它的輸出電流以絕度絕對零度(一273oC)為基準，環(huán)境溫度每增減1℃，它會增加1微安的輸出電流。溫度傳感器經(jīng)過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。線繞電位器和撥盤相連，用于提供基準電壓，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電壓，說明.IJ;ID~lJ環(huán)境溫度低于撥盤設定溫度，電壓比較器輸出高電平，此時通過二極管進行報警顯示并控制輸出進行升溫，直至環(huán)境溫度高于設定溫度，電壓比較器輸出低電平，整個溫度控制過程為閉環(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，通過自身阻值變化去測量或預測空氣凝露的產(chǎn)生，其結(jié)構(gòu)是在陶瓷基片上制作梳妝電流，然后由樹脂和導電粒子涂覆形成電阻膜，具有典型的開關型傳感器的特點，對高濕度格外敏感，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、測量周期短，反應敏捷、精度高等優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)光學原理制成的冷鏡式凝露傳感器結(jié)構(gòu)復雜、體積大、操作復雜、精度低的缺點，廣泛應用于需要控制高濕度和凝露的場合，圖3為濕度控制模塊原理圖。

圖3 濕度控制模塊

當環(huán)境溫度中的相對濕度達到loo%B-,j-空氣中的水蒸氣將液化凝結(jié)為露珠，設備會因為潮濕而發(fā)生誤動作，減少使用壽，因此本文設計的溫凝控制器中采用HDP一07凝露傳感器用于檢測凝露的產(chǎn)生并及時消除。凝露傳感器與比較器構(gòu)成過零比較器，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)出開關閉合的特性，比較器輸出低電平;當環(huán)境濕度達到83%的臨界值時，凝露傳感器呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，比較器輸出高電平，從而控制電子開關三級管導通并顯示報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)更為簡單，調(diào)試組裝使用更為方便，成本也更加低廉。

3.測試

3.1溫度控制的調(diào)節(jié)與測試

(1)調(diào)基準

將撥盤刻度轉(zhuǎn)至0度，將萬用表的紅表筆夾住線繞電位器中間抽頭，黑表筆接地，萬用表轉(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)線性精度

首先，將撥盤刻度調(diào)整至一3O度，調(diào)整電位器W2，使電壓讀數(shù)為2.43V;第二步將撥盤刻度調(diào)整至40度，記下萬用表的數(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

將撥盤刻度調(diào)整至室溫，調(diào)整電位器WS，使溫度報警指示二極管亮，并在這個臨界值來回調(diào)節(jié)電位器，溫度指示燈將來回在亮滅之間變化。

(4)測試

將撥盤刻度調(diào)整低于室溫，溫凝控制器不起作用;將撥盤刻度調(diào)整高于室溫，溫凝控制器的溫度報警指示燈亮，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)與測試

凝露控制器檢測時可外加水蒸氣或者用口對著凝露傳感器哈氣5秒左右，控制器上的濕度報警指示燈亮，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計與制作。該溫凝控制器通過測試成功的實現(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，調(diào)節(jié)范圍廣，精度高，反應迅速等優(yōu)點，解決了溫凝控制器電路結(jié)構(gòu)復雜，反應精度不高等問題。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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