6 通道射频遥控器采用 CC2500 射频收发器模块和 microchip 的 PIC16F1847 微控制器设计。发射器配有 6 个轻触开关、4 个...
自动控制中的电热水器温度控制器
接线图
2023年10月21日 13:58 233
admin
本例介绍的电热水器温度控制器，具有水位指示、恒温及防干烧、漏电自动断电保护等功能，使用安全可靠。
电路工作原理
该电热水器温度控制器电路由电源电路、漏电保护电路、温度控制电路、水位指示与防干烧电路组成，如图3-81所示。
电源电路由电源变压器T、整流桥堆UR、滤波电容器Cl、C2和三端稳压集成电路ICl组成。
漏电保护电路由电流互感器TA、双时基集成电路IC2(lC2a、IC2b)内部的一个时基屯路和有关外围元件组成。
温度控制电路由双时基集成电路lC2内部的另一个时基电路、热敏电阻器RT、晶体管V、继电器K、电位器RP和有关外围元器件组成。
EH为电加热器;VL1为工作状态指示发光二极管，VL6为电加热器工作指示发光二极管。
接通电源开关Sl后，交流220V电压经过T降压、UR整流、Cl滤波及ICl稳压后，在C2两端产生+l2V电压 (Vcc)，作为漏电保护、温度控制、水位指示及防干烧电路的工作电源。
在水箱内温度低于40℃(设定水温的下限温度)时，lC2的8脚电压低于Vcc/3，3脚输出高电平，使晶体管V导通，继电器K吸合，其常开触头接通，电加热器EH通电工作，VL6发光。当水温加热至45℃(设定水温的上限温度)时，IC2的9脚变为低电平，使V截止，K释放，EH停止加热，V历熄灭。当水温下降直至低于40℃时，EH又开始工作，VL6发光，如此循环，水箱内温度恒定在40-45℃之间。
在电加热器EH正常工作时，流过电流互感器TA的Wl、W2绕组的工作电流较稳定，W3绕组上的感应电压为0，IC2的6脚电压大于Vcc/3，2脚电压低于2Vcc/3，5脚输出高电平，发光二极管VLl点亮，表明EH正常工作，无漏电现象。
当EH出现漏电时，会导致流过TA的Wl、W2绕组中的工作电流突然增大，在W3绕组上将产生感应电压，使IC2的2脚变为高电平，5脚变为低电平，VLl熄灭，指示EH存在漏电。同时二极管VD2导通，使lC2的10脚变为低电平，9脚输出低电平，使V截止，K释放，将EH的工作电源切断，实现了漏电保护。
S2为漏电保护测试按钮，按下该按钮时，电阻器Rl接人电路中，使TA的Wl、W2绕组中产生短路电流，W3绕组产生感应电压，IC2的2脚变为高电平，5脚由高电平变为低电平，VL由点亮状态变为熄灭，说明该漏电保护电路能起到漏电保护作用。
水位指示电路与防干烧电路由水位检测电极A-E、电阻器R9、Rl2-Rl9、发光二极管VL2-VL5和模拟电子开关集成电路IC3组成。IC3的4个控制端 (5脚、6脚、12脚和13脚)分别与水位检测电极A-D相连。当水箱加水时，水位上升至电极D处时，主电极E(为接地端，与+Vcc相连)通过水的电阻与D电极相接，使IC3的13脚为高电平，该脚内接的模拟电子开关接通，使IC3的1脚变为高电平，低水位指示发光二极管VL2点亮，同时IC2的10脚变为高电平，温度控制电路控制EH工作 (水位低于电极D时，EH不工作，防止EH因干烧而损坏)。水位继续上升至电极C、B、A时，IC3的12脚、6脚和5脚也相继变为高电平，水位指示发光二极管VL3、VL4和VL5也被相继点亮。
元器件选择
Rl选用lW线绕电阻器;R3-Rl9选用1/4W或l/8W碳膜电阻器;R2选用可变电阻器(或调试完毕后换成固定电阻器)。
RT选用负温度系数热敏电阻器 (用胶带粘在水箱的外表面)，在室温下其阻值应为15kΩ左右。
RP选用可变电阻器或电位器 (要随时调节水温，应选用电位器;要固定水温，可选用可变电阻器)。
Cl选用耐压值为25V的铝电解电容器;C2、C5和C6均选用耐压值为16V的铝电解电容器;C3和C4选用涤纶电容器或独石电容器。
VDl和VD2均选用lN4148型硅开关二极管。
VLl-V历均选用φ5mm的高亮度发光二极管。
UR选用lA、5OV的整流桥堆。
V选用C8050或2N5551型硅NPN晶体管。
ICl选用LM7812型三端集成稳压器;IC2选用NE556型双时基集成电路;IC3选用CD4066型模拟电子开关集成电路。
T选用3-5W、二次电压为I5V的电源变压器。
TA采用"E"型铁心或磁心自制:Wl、W2绕组均用φlmm的漆包线绕2或3匝，W3绕组用dO·Ogmm的漆包线乱绕2000匝左右。可将Wl和W2绕组绕在外层，以便于散热。
电极A-E用φ3-φ4mm的铜 (或不锈钢)螺钉代替。
电路调试
电路元器件及水位检测电极、电加热器等安装完毕后，应对控制器进行调试。先将电阻器R2调至最大值 (lOkΩ)，然后接通电源开关Sl，按住测试按钮S2，发光二极管VLl应点亮 (若VLl不发光，则应增大电阻器R4的阻值)。将R2的阻值慢慢调小，直到VL1熄灭。若松开S2后VLl发光，按一下S2时VLl又熄灭，则说明漏电保护控制电路工作正常。
再将RP的阻值调至最大值，然后往水箱内加水，随着水位的不断上升，发光二极管VL2-VL5应逐个发光，当VL2发光时，继电器K应闭合，EH通电工作，VL6发光。
若水位达到低水位电极D处时VM仍不发光，则应在RT与RP之间串接一只1-5kΩ的电阻器，使VL6发光。
当水位升到需要的温度时，调整RP的阻值，使继电器K释放，RL断电，VL6熄灭。
电路工作原理
该电热水器温度控制器电路由电源电路、漏电保护电路、温度控制电路、水位指示与防干烧电路组成，如图3-81所示。
电源电路由电源变压器T、整流桥堆UR、滤波电容器Cl、C2和三端稳压集成电路ICl组成。
漏电保护电路由电流互感器TA、双时基集成电路IC2(lC2a、IC2b)内部的一个时基屯路和有关外围元件组成。
温度控制电路由双时基集成电路lC2内部的另一个时基电路、热敏电阻器RT、晶体管V、继电器K、电位器RP和有关外围元器件组成。
EH为电加热器;VL1为工作状态指示发光二极管，VL6为电加热器工作指示发光二极管。
接通电源开关Sl后，交流220V电压经过T降压、UR整流、Cl滤波及ICl稳压后，在C2两端产生+l2V电压 (Vcc)，作为漏电保护、温度控制、水位指示及防干烧电路的工作电源。
在水箱内温度低于40℃(设定水温的下限温度)时，lC2的8脚电压低于Vcc/3，3脚输出高电平，使晶体管V导通，继电器K吸合，其常开触头接通，电加热器EH通电工作，VL6发光。当水温加热至45℃(设定水温的上限温度)时，IC2的9脚变为低电平，使V截止，K释放，EH停止加热，V历熄灭。当水温下降直至低于40℃时，EH又开始工作，VL6发光，如此循环，水箱内温度恒定在40-45℃之间。
在电加热器EH正常工作时，流过电流互感器TA的Wl、W2绕组的工作电流较稳定，W3绕组上的感应电压为0，IC2的6脚电压大于Vcc/3，2脚电压低于2Vcc/3，5脚输出高电平，发光二极管VLl点亮，表明EH正常工作，无漏电现象。
当EH出现漏电时，会导致流过TA的Wl、W2绕组中的工作电流突然增大，在W3绕组上将产生感应电压，使IC2的2脚变为高电平，5脚变为低电平，VLl熄灭，指示EH存在漏电。同时二极管VD2导通，使lC2的10脚变为低电平，9脚输出低电平，使V截止，K释放，将EH的工作电源切断，实现了漏电保护。
S2为漏电保护测试按钮，按下该按钮时，电阻器Rl接人电路中，使TA的Wl、W2绕组中产生短路电流，W3绕组产生感应电压，IC2的2脚变为高电平，5脚由高电平变为低电平，VL由点亮状态变为熄灭，说明该漏电保护电路能起到漏电保护作用。
水位指示电路与防干烧电路由水位检测电极A-E、电阻器R9、Rl2-Rl9、发光二极管VL2-VL5和模拟电子开关集成电路IC3组成。IC3的4个控制端 (5脚、6脚、12脚和13脚)分别与水位检测电极A-D相连。当水箱加水时，水位上升至电极D处时，主电极E(为接地端，与+Vcc相连)通过水的电阻与D电极相接，使IC3的13脚为高电平，该脚内接的模拟电子开关接通，使IC3的1脚变为高电平，低水位指示发光二极管VL2点亮，同时IC2的10脚变为高电平，温度控制电路控制EH工作 (水位低于电极D时，EH不工作，防止EH因干烧而损坏)。水位继续上升至电极C、B、A时，IC3的12脚、6脚和5脚也相继变为高电平，水位指示发光二极管VL3、VL4和VL5也被相继点亮。
元器件选择
Rl选用lW线绕电阻器;R3-Rl9选用1/4W或l/8W碳膜电阻器;R2选用可变电阻器(或调试完毕后换成固定电阻器)。
RT选用负温度系数热敏电阻器 (用胶带粘在水箱的外表面)，在室温下其阻值应为15kΩ左右。
RP选用可变电阻器或电位器 (要随时调节水温，应选用电位器;要固定水温，可选用可变电阻器)。
Cl选用耐压值为25V的铝电解电容器;C2、C5和C6均选用耐压值为16V的铝电解电容器;C3和C4选用涤纶电容器或独石电容器。
VDl和VD2均选用lN4148型硅开关二极管。
VLl-V历均选用φ5mm的高亮度发光二极管。
UR选用lA、5OV的整流桥堆。
V选用C8050或2N5551型硅NPN晶体管。
ICl选用LM7812型三端集成稳压器;IC2选用NE556型双时基集成电路;IC3选用CD4066型模拟电子开关集成电路。
T选用3-5W、二次电压为I5V的电源变压器。
TA采用"E"型铁心或磁心自制:Wl、W2绕组均用φlmm的漆包线绕2或3匝，W3绕组用dO·Ogmm的漆包线乱绕2000匝左右。可将Wl和W2绕组绕在外层，以便于散热。
电极A-E用φ3-φ4mm的铜 (或不锈钢)螺钉代替。
电路调试
电路元器件及水位检测电极、电加热器等安装完毕后，应对控制器进行调试。先将电阻器R2调至最大值 (lOkΩ)，然后接通电源开关Sl，按住测试按钮S2，发光二极管VLl应点亮 (若VLl不发光，则应增大电阻器R4的阻值)。将R2的阻值慢慢调小，直到VL1熄灭。若松开S2后VLl发光，按一下S2时VLl又熄灭，则说明漏电保护控制电路工作正常。
再将RP的阻值调至最大值，然后往水箱内加水，随着水位的不断上升，发光二极管VL2-VL5应逐个发光，当VL2发光时，继电器K应闭合，EH通电工作，VL6发光。
若水位达到低水位电极D处时VM仍不发光，则应在RT与RP之间串接一只1-5kΩ的电阻器，使VL6发光。
当水位升到需要的温度时，调整RP的阻值，使继电器K释放，RL断电，VL6熄灭。
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