醫(yī)用恒溫箱 三
出處：xumax 發(fā)布于：2008-09-18 00:00:00 | 3153 次閱讀
本例介紹的醫(yī)用恒溫箱，采用紅外光控技術(shù)，通過半導(dǎo)體制冷器件 (具有換向加熱功能)來加熱或制冷，使恒溫箱內(nèi)的溫度恒定為設(shè)定值。
電路工作原理
該醫(yī)用恒溫箱電路由電源電路、紅外控制電路、溫度檢測(cè)控制電路和溫度異常保護(hù)報(bào)警電路組成，如圖9-42所示。
電源電路由電源開關(guān)S、電源變壓器Tl、T2、整流二極管VDl-VD8、三端穩(wěn)壓集成電路IC2和濾波電容器C4-C7組成。
溫度檢測(cè)控制電路由熱敏電阻器RTl、RT2、運(yùn)算放大器集成電路IC3(NI-N4)內(nèi)部的Nl、N2、電阻器R2、R6、電位器RPl、RP2、電容器C9、二極管VD14-VD16、晶體管V6和繼電器K1組成。
紅外光控電路由晶體管Vl、V5、V7、紅外發(fā)光二極管VM、紅外光敏晶體管V2、電阻器Rl、R3-R5、晶閘管VT、電容器Cl-C3、三端穩(wěn)壓集成電路ICl、指示燈HL和繼電器Kl的控制觸頭Kl-l、Kl-2等組成。
溫度異常保護(hù)報(bào)警電路由電位器RP3、RP4、IC3內(nèi)部的運(yùn)算放大器N3、N4、電阻器R7-R9、二極管VD9-VDll、電容器C8、發(fā)光二極管VLl-VL3、晶體管V3、V4、音頻集成電路lC4、揚(yáng)聲器BL和繼電器K2組成。
交流220V電壓一路經(jīng)T2降壓、VD5-VD8整流、C4濾波及IC2穩(wěn)壓后，為IC3和Kl、K2等提供+l2V工作電壓;另一路經(jīng)Tl降壓、VDl-VD4整流后加至紅外光控電路。
RT1和RT2作為溫度傳感器件，分別用來檢測(cè)環(huán)境溫度和恒溫箱內(nèi)的溫度。
調(diào)節(jié)RPl和RP2的阻值，可分別設(shè)定Nl和N2的起控溫度。
在環(huán)境溫度低于RPl的設(shè)定溫度時(shí)，Nl輸出低電平，V6處于截止?fàn)顟B(tài)，Kl不工作。此時(shí)若恒溫箱內(nèi)溫度低于RP2的設(shè)定溫度時(shí)，則N2輸出高電平，V3導(dǎo)通，VM發(fā)出紅外光，紅外光敏晶體管V2受光照射后導(dǎo)通，便VT受觸發(fā)導(dǎo)通，VDl-VD4整流后的直流電壓經(jīng)VT加至由ICl、Vl和CI-C3組成的穩(wěn)壓濾波電路穩(wěn)壓處理后，從Vl的發(fā)射極輸出l2V直流電壓。該電壓經(jīng)Kl的常閉觸頭加至半導(dǎo)體制冷器件上，使半導(dǎo)體制冷器件通電開始加熱。當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度達(dá)到RP2的設(shè)定溫度時(shí)，N2輸出低電平，使V7、VL4、Vl、V2和VT均截止，半導(dǎo)體制冷器件斷電停止加熱。當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度再次降至設(shè)定溫度以下時(shí)，VT和V1、V2等再次導(dǎo)通。如此往復(fù)循環(huán)，使恒溫箱內(nèi)溫度恒定在設(shè)定的溫度附近。
當(dāng)環(huán)境溫度高于RPl的設(shè)定溫度時(shí)，Nl輸出高電平，V6飽和導(dǎo)通，Kl通電吸合，其常閉觸頭斷開，常開觸頭接通。當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度高于RP2的設(shè)定溫度時(shí)，N2輸出低電平，使V7導(dǎo)通，VL4發(fā)出紅外光V2、VT和Vl導(dǎo)通，Vl發(fā)射極輸出的+l2V電壓經(jīng)Kl的常開觸頭為半導(dǎo)體制冷器件提供工作電源，半導(dǎo)體制冷器開始制冷，使恒溫箱內(nèi)溫度緩緩下降。當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度降至RP2的設(shè)定溫度時(shí)，N2輸出高電平，使V7、VM、V2、VT、V1均截止，半導(dǎo)體制冷器停止制冷。以上工作過程周而復(fù)始地進(jìn)行，即可使恒溫箱內(nèi)溫度保持恒定。
在溫度檢測(cè)與控制電路工作正常時(shí)，運(yùn)算放大器N3和N4均輸出低電平，V4處于截止?fàn)顟B(tài)，K2不吸合，IC4不工作，BL不發(fā)聲，VLl和VL2不發(fā)光。當(dāng)某種原因使恒溫箱內(nèi)溫度失控 (超過上限溫度或低于下限溫度)時(shí)，N3或N4輸出高電平，使VLl和VL2點(diǎn)亮，lC4通電工作，IC4輸出的音頻電信號(hào)經(jīng)V3放大后，驅(qū)動(dòng)BL發(fā)出報(bào)警聲;同時(shí)V4導(dǎo)通，K2通電吸合，其常閉觸頭斷開，將主電源切斷，停止加熱或制冷。
元器件選擇
Rl-R9選用1/4W金屬膜電阻器或碳膜電阻器。
RTl和RT2均選用MF53-1型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器。
RPl和RP2均選用多圈線繞電位器;RP3和RP4均選用有機(jī)實(shí)心電位器。
Cl-C4和C7、C8均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器;C5和C6選用獨(dú)石電容器或滌綸電容器;C選用鉭電解電容器。
VD5-VD9和VDl2均選用1N4007型硅整流二極管;VDlO、VDll和VDl3-VDl6均選用1N4148型硅開關(guān)二極管。
VLl-VL均選用φ5mm的普通發(fā)光二極管;VL4選用PH303型紅外發(fā)光二極管。
ICl和IC2均選用LM7812型三端穩(wěn)壓集成電路;IC3選用LM324或D324型四運(yùn)放集成電路;IC4選用KD9561型音效集成電路。
V2選用TLPI07型紅外光敏晶體管;V3-V6均選用S8050型硅NPN晶體管;V7選用S9012或3CG9012型硅PNP晶體管。
T2選用5W、二次電壓為13V的電源變壓器。
Kl和K2均選用有兩組控軸觸頭的l2V直流繼電器。
半導(dǎo)體制冷器的工作電壓為l2V，其功率應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求合理選用。
VD1-VD4、VT、V1和T1的工作電流與功率應(yīng)根據(jù)半導(dǎo)體制冷器件的工作電流來合理選取。
HL選用l2V、O.2A的指示燈泡。
BL選用0.25W、8Ω的電動(dòng)式揚(yáng)聲器。
電路工作原理
該醫(yī)用恒溫箱電路由電源電路、紅外控制電路、溫度檢測(cè)控制電路和溫度異常保護(hù)報(bào)警電路組成，如圖9-42所示。
電源電路由電源開關(guān)S、電源變壓器Tl、T2、整流二極管VDl-VD8、三端穩(wěn)壓集成電路IC2和濾波電容器C4-C7組成。
溫度檢測(cè)控制電路由熱敏電阻器RTl、RT2、運(yùn)算放大器集成電路IC3(NI-N4)內(nèi)部的Nl、N2、電阻器R2、R6、電位器RPl、RP2、電容器C9、二極管VD14-VD16、晶體管V6和繼電器K1組成。
紅外光控電路由晶體管Vl、V5、V7、紅外發(fā)光二極管VM、紅外光敏晶體管V2、電阻器Rl、R3-R5、晶閘管VT、電容器Cl-C3、三端穩(wěn)壓集成電路ICl、指示燈HL和繼電器Kl的控制觸頭Kl-l、Kl-2等組成。
溫度異常保護(hù)報(bào)警電路由電位器RP3、RP4、IC3內(nèi)部的運(yùn)算放大器N3、N4、電阻器R7-R9、二極管VD9-VDll、電容器C8、發(fā)光二極管VLl-VL3、晶體管V3、V4、音頻集成電路lC4、揚(yáng)聲器BL和繼電器K2組成。
交流220V電壓一路經(jīng)T2降壓、VD5-VD8整流、C4濾波及IC2穩(wěn)壓后，為IC3和Kl、K2等提供+l2V工作電壓;另一路經(jīng)Tl降壓、VDl-VD4整流后加至紅外光控電路。
RT1和RT2作為溫度傳感器件，分別用來檢測(cè)環(huán)境溫度和恒溫箱內(nèi)的溫度。
調(diào)節(jié)RPl和RP2的阻值，可分別設(shè)定Nl和N2的起控溫度。
在環(huán)境溫度低于RPl的設(shè)定溫度時(shí)，Nl輸出低電平，V6處于截止?fàn)顟B(tài)，Kl不工作。此時(shí)若恒溫箱內(nèi)溫度低于RP2的設(shè)定溫度時(shí)，則N2輸出高電平，V3導(dǎo)通，VM發(fā)出紅外光，紅外光敏晶體管V2受光照射后導(dǎo)通，便VT受觸發(fā)導(dǎo)通，VDl-VD4整流后的直流電壓經(jīng)VT加至由ICl、Vl和CI-C3組成的穩(wěn)壓濾波電路穩(wěn)壓處理后，從Vl的發(fā)射極輸出l2V直流電壓。該電壓經(jīng)Kl的常閉觸頭加至半導(dǎo)體制冷器件上，使半導(dǎo)體制冷器件通電開始加熱。當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度達(dá)到RP2的設(shè)定溫度時(shí)，N2輸出低電平，使V7、VL4、Vl、V2和VT均截止，半導(dǎo)體制冷器件斷電停止加熱。當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度再次降至設(shè)定溫度以下時(shí)，VT和V1、V2等再次導(dǎo)通。如此往復(fù)循環(huán)，使恒溫箱內(nèi)溫度恒定在設(shè)定的溫度附近。
當(dāng)環(huán)境溫度高于RPl的設(shè)定溫度時(shí)，Nl輸出高電平，V6飽和導(dǎo)通，Kl通電吸合，其常閉觸頭斷開，常開觸頭接通。當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度高于RP2的設(shè)定溫度時(shí)，N2輸出低電平，使V7導(dǎo)通，VL4發(fā)出紅外光V2、VT和Vl導(dǎo)通，Vl發(fā)射極輸出的+l2V電壓經(jīng)Kl的常開觸頭為半導(dǎo)體制冷器件提供工作電源，半導(dǎo)體制冷器開始制冷，使恒溫箱內(nèi)溫度緩緩下降。當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度降至RP2的設(shè)定溫度時(shí)，N2輸出高電平，使V7、VM、V2、VT、V1均截止，半導(dǎo)體制冷器停止制冷。以上工作過程周而復(fù)始地進(jìn)行，即可使恒溫箱內(nèi)溫度保持恒定。
在溫度檢測(cè)與控制電路工作正常時(shí)，運(yùn)算放大器N3和N4均輸出低電平，V4處于截止?fàn)顟B(tài)，K2不吸合，IC4不工作，BL不發(fā)聲，VLl和VL2不發(fā)光。當(dāng)某種原因使恒溫箱內(nèi)溫度失控 (超過上限溫度或低于下限溫度)時(shí)，N3或N4輸出高電平，使VLl和VL2點(diǎn)亮，lC4通電工作，IC4輸出的音頻電信號(hào)經(jīng)V3放大后，驅(qū)動(dòng)BL發(fā)出報(bào)警聲;同時(shí)V4導(dǎo)通，K2通電吸合，其常閉觸頭斷開，將主電源切斷，停止加熱或制冷。
元器件選擇
Rl-R9選用1/4W金屬膜電阻器或碳膜電阻器。
RTl和RT2均選用MF53-1型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器。
RPl和RP2均選用多圈線繞電位器;RP3和RP4均選用有機(jī)實(shí)心電位器。
Cl-C4和C7、C8均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器;C5和C6選用獨(dú)石電容器或滌綸電容器;C選用鉭電解電容器。
VD5-VD9和VDl2均選用1N4007型硅整流二極管;VDlO、VDll和VDl3-VDl6均選用1N4148型硅開關(guān)二極管。
VLl-VL均選用φ5mm的普通發(fā)光二極管;VL4選用PH303型紅外發(fā)光二極管。
ICl和IC2均選用LM7812型三端穩(wěn)壓集成電路;IC3選用LM324或D324型四運(yùn)放集成電路;IC4選用KD9561型音效集成電路。
V2選用TLPI07型紅外光敏晶體管;V3-V6均選用S8050型硅NPN晶體管;V7選用S9012或3CG9012型硅PNP晶體管。
T2選用5W、二次電壓為13V的電源變壓器。
Kl和K2均選用有兩組控軸觸頭的l2V直流繼電器。
半導(dǎo)體制冷器的工作電壓為l2V，其功率應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求合理選用。
VD1-VD4、VT、V1和T1的工作電流與功率應(yīng)根據(jù)半導(dǎo)體制冷器件的工作電流來合理選取。
HL選用l2V、O.2A的指示燈泡。
BL選用0.25W、8Ω的電動(dòng)式揚(yáng)聲器。
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