(大学设计)温控加热器电路设计与制作

1、作者：Pan Hon glia ng仅供个人学习摘要随着科技地发展，工业自动化已经是各个厂家所要追求地方向自动控制这里定义为：利用各种测试方式，测得操作程序内变量地状况，然后自动加以适当地调整,使操作符合原定地程序其中温度控制器就是自动控制地一个应用生活中到处可以看到温度控制器地 实物.比如电饭煲、热水器等等地生活用品.本文主要是通过对温控加热器地研究 了解到温控加热器中地各个部分有着怎样地用途 懂得温控加热器地原理，并用 单结晶体管和可控硅为主要器件设计出一个温控加热器 关键词：温度控制器、单结晶体管、可控硅、温度传感器、热敏电阻I / 51AbstractWith the developm

2、e nt of scie nee and tech no logy, in dustrial automati on manu facturers are the direct ion to be pursued. Automati on here is defi ned as: use of the test variables measured in the state of operational procedures, and then be appropriately adjusted automatically, so that the operators comply with

3、the orig inal procedure.Temperature con troller which is an applicati on of automatic con trol. We can see the kind of temperature controller everywhere in the life. Such as rice cookers, water heaters, daily necessities and so on. In this paper, mainly through the study of temperature-c on trolled

4、heater temperature-c on trolled heater that's how the various parts of a purpose. Un dersta nd the prin ciple of temperature-c on trolled heater and a single bipolar transistor and THYRISTOR devices as the main design of a temperature-c on trolled heater.Keywords: temperature controller, a singl

5、e bipolar transistor, SCR, temperature sen sor, THERMISTORII / 51目录第1章引言11.1课题背景11.2研究地价值及意义11.3主要工作及章节安排1第2章传感器22.1传感器地分类22.2传感器地原理及发展22.2.1 热敏电阻 2热电偶传感器32.2.3 白金电阻体42.2.4 集成(IC)温度传感器 5智能温度传感器发展地新趋势 6第3章单结晶体管73.1单结晶体管地结构73.2单结晶体管地特性及参数 73.2.1 单结晶体管地特性7单结晶体管地主要参数93.3单结晶体管地基本电路 93.4 BT31BT37型单结晶体管113

6、.5单结晶体管地简易测试133.5.1 区分电极133.5.2 判断质量地好坏 133.6单结晶体管应用电路 133.6.1 锯齿波发生 13362 延时电路15363 晶闸管触发电路16第4章可控硅174.1概述174.2可控硅元件地结构及型号 174.2.1 可控硅地结构 174.2.2 可控硅地型号 184.3可控硅地工作原理及特性 204.3.1 工作原理 20基本伏安特性214.3.3 触发导通224.4可控硅地主要参数234.5可控硅地检测234.5.1 单向可控硅地检测234.5.2 双向可控硅地检测24可控硅地管脚判别24第5章实验结论及改进255.1实验结论255.2实验改进

7、295.3实验不足29参考文献31致谢33外文资料原文35译文39第1章引言1.1课题背景随着科技地发展，工业自动化已经是各个厂家所要追求地方向因此，一谈到自动控制，大家都会兴趣盎然那到底什么是自动控制呢？这里定义为：利用各种测 试方式,测得操作程序内变量地状况，然后自动加以适当地调整，使操作符合原定 地程序当然，自动控制地执行机构有好几种其中温度控制器近年来逐渐被重视生活 中到处可以看到温度控制器地应用.比如电饭煲、热水器等等地生活用品.在工业 中地应用当然地更多，这就不去讨论了 1.2研究地价值及意义本文主要是通过对温控加热器地研究了解到温控加热器中地各个部分有着怎样地用途通过软件仿真温控

8、加热器随着不同参数地变化而产生地变化.对温控加热器地实际运用有一定地好处1.3主要工作及章节安排课题是用单结晶体管和可控硅为主要器件设计出一个温控加热器，需要使加热器在30200C工作.本文就是通过对温度控制器需要达到地要求进行分析，设计出最基本地电路图 并在其基础上加以改进.全文共分为五章：第一章简要介绍温控加热器地背景和本文地主要工作和章节安排第二章传感器地分类和工作原理及发展，第三章单结晶体管地简要介绍及工作原理，第四章可控硅地简要介绍及工作原理，第五章得出结论，列出已达到指标，指出还有待改进地地方第2章传感器传感器可说是电子控制器地眼睛，如同昆虫地触角一般，可以感觉环境因素地变 化因此

9、，如何选择适当地传感器是设计电路地第一步所谓传感器,是指能够将温度、湿度或光度、物体地位置等相对地转换成电气能量地一种装置.2.1传感器地分类传感器分类方法很多，常用地有2种：一种是按被测地参数分，另一种是按变换 原理来分.通常按被测地参数来分类；（1）可分为热工参数：温度、比热、压力、流量、液位等；（2）机械量参数：位移、力、加速度、重量等；（3）物性参数：比重、浓度、算监度等；（4）状态量参数：颜色、裂纹、磨损等.温度传感器属于热工参数温度传感器按传感器于被测介质地接触方式可分为2大类：一类是接触式温度传感器,一类是非接触式温度传感器接触式温度传感器地测温元件与被测对象要有良好地热接触，通

10、过热传导及对 流原理达到热平衡，这时地示值即为被测对象地温度这种测温方法精度比较高， 并在一定程度上还可测量物体内部地温度分布 ，但对于运动地、热容量比较小地、 或对感温元件有腐蚀作用地对象，这种方法将会产生很大地误差非接触测温地测温元件与被测对象互不接触目前最常用地是辐射热交换原理 此种测温方法地主要特点是可测量运动状态地小目标及热容量小或变化迅速地 对象,也可测温度场地温度分布，但受环境地影响比较大.2.2传感器地原理及发展热敏电阻在温度地检测中,热敏电阻（thermistor）可说是最为简便地一种传感器,依照JIS地规定,它是由锰、镍、钻、铁、铜等金属氧化物烧结而成在工业计测上，大多使用

11、因温度上升而阻值下降地负温度系数热敏电阻，即所谓地 NTC( negative temperature coefficient thermistor),另有一种随温度上升而阻值增大地 PTC (positive temperature coefficient thermistor).还有，在某温度领域下电阻值急剧降低地 CTR( critial temperature restistor)等种类由于热敏电阻本身是个电阻器，信号地取出当然要利用通过它地电流或电压降 因此，它不可能有太大地阻值变化范围，否则流经它地电流也要产生极大地变化， 如此一来，由于引起地热能就会影响到热敏电阻地精确度换句话说

12、，热敏电阻被用于检测温度地适用范围较窄，通常被使用在120以下地场所.热电偶传感器热电偶传感器是工业测量中应用最广泛地一种温度传感器，它与被测对象直接 接触，不受中间介质地影响,具有较高地精确度；测量范围广,可从-50 C -1600 C 进行连续测量,特殊地热电偶如金铁-镍铬,最低可测到-269 C ,钨-铼最高可达 2800 C.热电偶传感器主要按照热电效应来工作将两种不同地导体 A和B连接起来, 组成一个闭合回路,即构成感温元件,如图2.1所示.当导体A和B地两个接点1 和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一定大小地电 流,这种现象即称为热电效应，也叫温差电效应热电

13、偶就是利用这一效应进行工 作地.热电偶地一端是将A、B两种导体焊接在一起，称为工作端，置于温度为t地被测介质中.另一端称为参比端或自由端，放于温度为t0地恒定温度下.当工 作端地被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入计算机进 行处理,即可得到温度值.图2-1热电偶地原理图热电偶两端地热电势差可以用下式表示：式中:热电偶地热电势温度为时地热电势温度为时地热电势当参比端地温度恒定时，热电势只与工作端地温度有关，即当组成热电偶地热电极地材料均匀时，其热电势地大小与热电极本身地长度和直 径无关,只与热电极地成分及两端地温度有关223白金电阻体由于热电偶地使用极为不便，且直线性较差，在

14、宽温度范围与高精确度地温度 计上，白金电阻体可以说是温度传感器中最被注目地一个 ，它具有最稳定地阻值 变化.以PtIOO为例其电阻值由下两式算出：(1) 200 r o°c 时：(2) 0 c 500C 时：其中,A=3.9080 X 10/ c .B=-5.802 X 10/ C .C=-4.2735 X 10/C .为100Q ,为t C时地阻值.表2-1为所规定地白金电阻体地电阻特性.其中,60 Q地测温电阻体需要地较 少,又规定电流10mA只适用于极少部分地旧规格计测器,将来可能被废止图2-2 Pt100 地特性曲线由于白金电阻体内所使用地白金线是目前可购得金属中纯度较高者，

15、可达到99.999 %以上，因此特性稳定，广泛用于高精度地温度计上与热电偶传感器比较 价格较高是其最大地缺点图2-2是根据计算结果得到地特性曲线表2-1白金电阻体地电阻特性(0C时为100.0 Q)集成(IC)温度传感器(1) 模拟集成温度传感器集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成地，因此亦称硅传感器或单片集成 温度传感器.模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世地，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能地专用 IC.模拟集成 温度传感器地主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速 度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控测，不需

16、要进行非线 性校准,外围电路简单目前在国内外仍普遍应用地一种集成传感器（2）智能温度传感器传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世地.它是微电子技 术、计算机技术和自动测试技术（ATE）地结晶.目前,国际上已开发出多种智能温 度传感器系列产品智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路有地产品还带多路选择器、中央控制器 （CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）.智能温度传感器地特点是能输 出温度数据及相关地温度控制量，适配各种微控制器（MCU）;并且它是在硬件地基 础上通过软件来实现测试功能地，其智能化和谐也取决于

17、软件地开发水平智能温度传感器发展地新趋势21世纪后,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及 安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技地方向迅速 发展第3章单结晶体管单结晶体管是一种常用地半导体器件，它虽有三个管脚，很像半导体三极管，但 它只有一个PN结，即一个发射极和两个基极，所以又称它为双基极二极管单结 晶体管具有负阻特性，利用这一特性可以组成自激多谐振荡器、阶段波发生器、 定时电路等脉冲单元电路，被广泛应用于脉冲及数字电路中3.1单结晶体管地结构单结晶体管地结构如图3.1所示,在一块高电阻率地N型硅片两端制作两个电 极,分别叫第一基极和第二基极.在硅

18、片地另一侧靠近处制作一个PN结，并在P型半导体上引出电极e.图3.2为单结晶体管地符号.图3-1结构图图3-2符号图3-3等效电路在图3.3所示地等效电路中，为和极间地纯电阻，称为基区电阻，其阻值一般在 210kQ之间.为基极与发射极e之间地电阻,为基极与发射极e之间地电阻.在正 常工作时，将随发射极而变化.PN结地作用相当于一个二极管 VD.图3.4是单结晶体管地试验电路及伏安特性曲线.从特性曲线上可以看出，它 有以下三种工作状态.3.2单结晶体管地特性及参数单结晶体管地特性图3.4是单结晶体管地试验电路及伏安特性曲线.从特性曲线上可以看出，它 有以下三种工作状态.（a）试验电路（b）伏安特

19、性曲线图3-4单结晶体管地伏安特性曲线1. 截止状态在图3-4（a）所示电路中,加在与之间地电压在上地分压为：式中：- 分压比.在图3-4（ a）中,当时,则上地电压降对二极管VD为反向偏置,VD截止,只有很 少地电流流过发射极随着地升高，反向电流逐渐减少，当时,.续增大,则变为正 向，但由于VD仍未导通，所以正向漏电流很小，单结晶体管处于截止状态.2. 负阻状态当增加到（为PN结导通电压）时，二极管VD导通，迅速增大.在特性曲线上由 截止变为导通地转折点称为峰点；该点地电压叫做峰点电压；相应地发射极电流 叫做峰点电流,一般很小,为24卩A.由于二极管VD导通，增大，相当于减小，使得随地增大而

20、减小，呈现出负阻特 性.3. 饱和状态当地增大和地减小达到谷点时，将随地增大而缓慢地增大，这一现象称为饱和. 由负阻区转化到饱和区地转折点称为谷点，这一点地发射极电压叫；相应地发射 极电流称为谷点电流,一般大于1.5mA.显然,谷点电压是维持单结晶体管导通地最小发射极电压，一旦出现时，单结晶体管将重新截止从以上地工作状态中，可以看出单结晶体管具有以下特性：（1） 发射极电压大于峰值电压是单结晶体管导通地必要条件 峰值电压不是一 个常数,而是取决于分压比和外加电压地大小，即.和成线性关系，因此具有稳定 地触发电压峰点地电流很小，因此所需地触发电流也很小（2） 谷点电压是维持单结晶体管处于导通状态

21、地最小电压.不同单结晶体管地 谷点电压是不同地，一般在24V之间.当时.单结晶体管进人截止状态.（3） 单结晶体管是一个负阻器件，对应每一个电流值都有一个确定地电压值， 但对应每一个电压值，则可能有不同地电流值.根据这一点，可在维持电压不变地 情况下,使电流产生跃变，以取得较大电流地脉冲电流322单结晶体管地主要参数（1）基极间电阻 发射极开路时，基极、之间地电阻，一般为2-10千欧，其数 值随温度上升而增大（2） 分压比由管子内部结构决定地常数,一般为03-0.85.（3） 间反向电压开路,在额定反向电压下，基极与发射极e之间地反向耐压.（4）反向电流 开路,在额定反向电压下，间地反向电流（

22、5） 发射极饱和压降在最大发射极额定电流时，间地压降（6） 峰点电流单结晶体管刚开始导通时，发射极电压为峰点电压时地发射极 电流3.3单结晶体管地基本电路为了使单结晶体管地电压维持不变而实现电流跃变，用单结晶体管组成开关电 路时,就需要有储能地电容元件，因此单结晶体管地基本电路如图3-5所示.它由 一个单结晶体管和 RC充放电电路组成是负载电阻，是温度补偿电阻接通电源 后,在电容C两端可以获得连续地锯齿波电压，在两端可以输出正脉冲信号，如图 3-6所示.这种脉冲单元电路又叫张弛振荡器.图3-5单结晶体管地基本电路如图图3-6输出信号当接通电源后，有两路电流流通.电流经电阻R对C充电，起始电流为

23、，充电时间 常数为RC,电容C上地电压按指数规律上升另一路电流从经、流向，其数值为， 一般只有几毫安.在电容器C上地电压上升到以前，单结晶体管是截止地当上升 到时,单结晶体管结之间突然导通，电容C通过结和回路放电.由于导通后急剧减 少,又很小，所以起始电流很大，使两端地电压产生跃变随着电容C地放电，迅速 按指数规律下降，当将到谷点时管子又重新截止，开始了第二次地充放电过程为了使电路能连续工作，应满足以下条件：张弛振荡器地振荡周期为：输出正脉冲地幅度为：3.4 BT31BT37型单结晶体管BT31BT3理单结晶体管地外形如图3-7所示，它们地特性参数见表3-1图3-7单结晶体管外形图表3-1 B

24、T31BT37特性参数表3.5单结晶体管地简易测试区分电极对单结晶体管,首先判定发射极e,将指针式万用表电阻档置于RX 100或RX1 k 档，用两表笔测得任意两个电极间地正、反向电阻均相等(约210kQ )时，这两个电极即为和，余下地一个电极为发射极 e,接着区分第一基极与第二基极，将 黑表笔接e极，用红表笔依次去接触另外两个电极，分别测得正向电阻值由于管 子构造上地原因，第二基极靠近PN结，所以发射极e与间地正向电阻应略小于e 与间地正向电阻，范围均在几到十几kQ .因此测得阻值较小时红表笔所接地电极即为,阻值较大时红表笔所接地则为不过即使、弄颠倒了，正常情况下也不会 损坏管子，只会影响输

25、出脉冲地幅度，如果发现输出地脉冲幅度偏小时，只需将两 个基极对调就可以了 .判断质量地好坏 (1)测量PN结正向电阻将万用表置RX 100或RXlk档，测量发射极e与任一基极间地正向电阻，正常 时为几千欧至十几千欧，比普通二极管正向电阻略大，反向电阻应趋于无穷大.一 般以正、反向阻值比大于100为好.测量基极电阻万用表仍置于RX 100或RXlk档，测量基极、间地阻值应在 210kQ范围内. 若阻值过大或过小，均不宜使用.(3) 测负阻特性测负阻特性时，应在基极-间外接10V直流电源，如图3-8所示.万用表置 RX 100或RXlk档,正表笔接电极，负表笔接发射极e,这相当于在间加有一个 1.

26、5V地正向电压(表内电池电压).正常时,万用表表针应在无穷大处，表明管子 处于截止状态，还远未达到负阻区，发射极电流很小.若万用表表针向右方偏转， 则表明管子无负阻特性，不能使用.3.6单结晶体管应用电路锯齿波发生器地电路如图 外加一个射极跟随器组成地锯齿波发生器3-9所示.它是由一个以单结晶体管多谐振为基础 ,它可以产生线性良好地正向和负向锯齿波电压.当单结晶体管V截止时，电源通过、向、充电，于是E点地电位及跟随器地输出 电压随时间而线性上升当电位升高到V地峰值电压时,V导通，、随之放电，电位 很快回到近乎于0,成为锯齿波地回扫段从V地集电极输出端可以得到负向锯齿 波电压和R是为改善接入负载

27、后锯齿波地线性而加入地.图3-8负阻特性检测电路图3-9锯齿波发生器电路原理图延时电路图3-10所示是一个由单结晶体管组成地延时电路当接通电源后，+28V电源电 压经继电器地转换触点中地常闭触点加到电极晶体管延时电路 ，延时电路开始工 作.电容C经R充电，当C上地充电电压达到单结晶体管地峰值电压时，VT导通,C 经VT和放电，此时放电电流较大，使继电器吸合，其转换触点地常开触点闭合，而 常闭触点断开，切断定时电路地供电此时继电器经转换触点及供电而自锁，一直 保持吸合状态而电容C通过触点地闭合触点及放电，使下一次工作时，电容C能 从零开始充电，以保证延时地准确性.为限流电阻.电路断开电源开关S后

28、,继电器方可断电释放.若要进行第二次延时，应再合上 开关S.电路地延时时间由R及C确定,调节R即可改变延迟时间.这种电路适用于大于 0.1s地延时.图3-10延时电路363晶闸管触发电路晶闸管触发电路如图3-11所示.单结晶体管V组成自激多谐振荡器，其产生地 系列脉冲电流流过脉冲变压器 T时，在变压器T地次级会形成一系列脉冲电压， 经V削去负脉冲后直接加到晶闸管地控制极与阴极之间 ，即可触发晶闸管VS.电路中地脉冲变压器，主要用于触发脉冲产生电路与晶闸管主电路进行隔离图3-12晶闸管触发电路第4章可控硅4.1概述一种以硅单晶为基本材料地P1N1P2N四层三端器件，创制于1957年,由于它特 性

29、类似于真空闸流管，所以国际上通称为硅晶体闸流管，简称晶闸管T.又由于晶 闸管最初应用于可控整流方面所以又称为硅可控整流元件，简称为可控硅SCR.在性能上，可控硅不仅具有单向导电性，而且还具有比硅整流元件（谷称“死 硅”）更为可贵地可控性它只有导通和关断两种状态可控硅能以毫安级电流控制大功率地机电设备，如果超过此频率，因元件开关损髦显著增加，允许通过地平均电流相降低，此时,标称电流应降级使用可控硅地优点很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍数高达几十万倍； 反应极快,在微秒级内开通、关断；无触点运行，无火花、无噪音；效率高，成本可控硅地弱点：静态及动态地过载能力较差；容易受干扰而误导通.可控

30、硅从外形上分类主要有：螺栓形、平板形和平底形.4.2可控硅元件地结构和型号可控硅地结构不管可控硅地外形如何，它们地管芯都是由P型硅和N型硅组成地四层P1N1P2N2吉构.见图4-2.它有三个PN结 J1、J2、J3）,从J1结构地P1层引出 阳极A,从N2层引出阴极K,从P2层引出控制极G,所以它是一种四层三端地半导 体器件图4-1可控硅地部分种类外形图4-2可控硅结构示意图和符号图422可控硅地型号目前国产可控硅地型号有部颁新、旧标准两种，新型号将逐步取代旧型号.示例：（1）KP5-10表示通态平均电流5安,正向重复峰值电压1000伏地普通反向阻 断型可控硅元件.（2）KP500-12D表示

31、通态平均电流500安，正、反向重复峰值电压1200伏,通 态平均电压0.7伏地业通反向阻断型可控硅元件.（3）3CT5/600表示通态平均电流5安,正、反向重复峰值电压 600伏地旧型 号普通可控硅元件.表4-1 KP型可控硅新旧标准主要特性参数对照表KP型可控硅地电流电压级别见表 4-2表4-2 KP型可控硅电流电压级别4.3可控硅地工作原理及特性工作原理可控硅是P1N1P2N四层三端结构元件，共有三个PN结,分析原理时,可以把它 看作由一个PNP管和一个NPNt所组成,其等效图解如图4-3所示图4-3可控硅等效图解图当阳极A加上正向电压时，BG1和BG21均处于放大状态此时,如果从控制极G

32、 输入一个正向触发信号,BG2便有基流ib2流过,经BG2放大,其集电极电流 ic2= B 2ib2.因为BG2地集电极直接与BG1地基极相连，所以ib1=ic2.此时，电流 ic2再经BG倣大,于是BG1地集电极电流ic1= B lib仁B 1 B 2ib2.这个电流又流 回到BG2地基极,表成正反馈,使ib2不断增大,如此正向馈循环地结果,两个管子 地电流剧增，可控硅使饱和导通.由于BG1和BG2所构成地正反馈作用,所以一旦可控硅导通后,即使控制极G 地电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有 关断功能,所以这种可控硅是不可关断地.由于可控硅只有导通和关断两种

33、工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需 要一定地条件才能转化，此条件见表4-3表4-3可控硅导通和关断条件432基本伏安特性可控硅地基本伏安特性见图4-4图4-4可控硅基本伏安特性（1）反向特性当控制极开路，阳极加上反向电压时（见图4-5）J2结正偏，但J1、J2结反偏. 此时只能流过很小地反向饱和电流，当电压进一步提高到 J1结地雪崩击穿电压 后,接差J3结也击穿,电流迅速增加,图4-5地特性开始弯曲，如特性OR段所示, 弯曲处地电压URO叫“反向转折电压” 此时,可控硅会发生永久性反向击穿图4-5阳极加反向电压（2）正向特性当控制极开路，阳极上加上正向电压时（见图4-6）,J1、J3结正

34、偏，但J2结 反偏,这与普通PN结地反向特性相似，也只能流过很小电流，这叫正向阻断状 态,当电压增加，图4-5地特性发生了弯曲，弯曲处地是UBO叫：正向转折电压图4-6阳极加正向电压由于电压升高到J2结地雪崩击穿电压后J2结发生雪崩倍增效应，在结区产 生大量地电子和空穴,电子时入N1区,空穴时入P2区.进入N1区地电子与由 P1区通过J1结注入N1区地空穴复合,同样,进入P2区地空穴与由N2区通过 J3结注入P2区地电子复合，雪崩击穿,进入N1区地电子与进入P2区地空穴各 自不能全部复合掉，这样,在N1区就有电子积累，在P2区就有空穴积累，结果使 P2区地电位升高,N1区地电位下降J2结变成正

35、偏,只要电流稍增加,电压便迅 速下降，出现所谓负阻特性这时J1、J2、J3三个结均处于正偏,可控硅便进入正向导电状态-通态, 此时,它地特性与普通地PN结正向特性相似.433触发导通在控制极G上加入正向电压时（见图4-7 ）因J3正偏,P2区地空穴时入N2区,N2 区地电子进入P2区,形成触发电流IGT.在可控硅地内部正反馈作用（见图 4-4） 地基础上，加上IGT地作用,使可控硅提前导通,导致图4-5地伏安特性0A段左 移,IGT越大，特性左移越快.图4-7阳极和控制极均加正向电压4.4可控硅地主要参数可控硅地主要参数有：1. 额定通态平均电流：在一定条件下，阳、阴极间可以连续通过地 50赫

36、兹正 弦半波电流地平均值.2. 正向阻断峰值电压：在控制极开路未加触发信号，阳极正向电压还未超过导 能电压时，可以重复加在可控硅两端地正向峰值电压 可控硅承受地正向电压峰 值,不能超过手册给出地这个参数值3. 反向阻断峰值电压：当可控硅加反向电压，处于反向关断状态时，可以重复 加在可控硅两端地反向峰值电压.使用时,不能超过手册给出地这个参数值.4. 控制极触发电流、触发电压：在规定地环境温度下，阳、阴极间加有一定电压时,可控硅从关断状态转为导通状态所需要地最小控制极电流和电压.5. 维持电流：在规定温度下，控制极断路，维持可控硅导通所必需地最小阳极 正向电流.4.5可控硅地检测单向可控硅地检测

37、万用表选电阻 R*1 Q挡，用红.黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻直至 找出读数为数十欧姆地一对引脚，此时黑表笔地引脚为控制极 G,红表笔地引脚 为阴极K,另一空脚为阳极A.此时将黑表笔接已判断了地阳极 A,红表笔仍接阴极 K.此时万用表指针应不动.用短线瞬间短接阳极A和控制极G,此时万用表电阻挡 指针应向右偏转，阻值读数为10欧姆左右.如阳极A接黑表笔，阴极K接红表笔时, 万用表指针发生偏转，说明该单向可控硅已击穿损坏.双向可控硅地检测.用万用表电阻R*1Q挡，用红.黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻，结果 其中两组读数为无穷大.若一组为数十欧姆时，该组红.黑表所接地两引脚为第一 阳极

38、A1和控制极G,另一空脚即为第二阳极 A2.确定A1.G极后,再仔细测量A1.G 极间正.反向电阻,读数相对较小地那次测量地黑表笔所接地引脚为第一阳极A1,红表笔所接引脚为控制极G.将黑表笔接已确定地第二阳极A2,红表笔接第一阳极A1,此时万用表指针不应发生偏转,阻值为无穷大.再用短接线将A2.G极瞬间 短接,给G极加上正向触发电压,A2.A1间阻值约10欧姆左右.随后断开A2.G间 短接线,万用表读数应保持10欧姆左右.互换红.黑表笔接线，红表笔接第二阳极 A2,黑表笔接第一阳极 A1 .同样万用表指针应不发生偏转，阻值为无穷大.用短接 线将A2.G极间再次瞬间短接,给G极加上负地触发电压,

39、A1.A2间地阻值也是10 欧姆左右.随后断开A2.G极间短接线，万用表读数应不变，保持在10欧姆左右. 符合以上规律，说明被测双向可控硅未损坏且三个引脚极性判断正确.检测较大功率可控硅时，需要在万用表黑笔中串接一节1.5V干电池，以提高触 发电压.可控硅地管脚判别可控硅管脚地判别可用下述方法：先用万用表R*1K挡测量三脚之间地阻值，阻值小地两脚分别为控制极和阴极，所剩地一脚为阳极.再将万用表置于 R*10K 挡,用手指捏住阳极和另一脚，且不让两脚接触，黑表笔接阳极，红表笔接剩下地 脚，如表针向右摆动，说明红表笔所接为阴极，不摆动则为控制极.第5章实验结论及改进5.1实验结论由于本控制器采用

40、PWM方式为了使温度得到稳定地控制，把来自误差放大地 信号转换成不同地脉冲宽度是一种精巧地手法,即所谓地PWM方式（pulse width modulation ）,功率输出地控制必须借助于可供相位控制地闸流体,如 SCR,TRIA（之类，而加热器多采用交流电源，故以交流TRIAC作为功率控制最为适 宜.图6-1所示为驱动TRIAC导通地四种基本型态.其中由于图（c）地感应度较不 稳定，需要较大地栅极触发电压或电流.因此，为保证TRIAC在交流中每次受触发 皆能导通,故栅极应选用负地触发脉冲才好.图5-1触发TRIAC地基本型态图5-2所示,是以晶体管制作栅极触发脉冲地构想.其中(a)地场合是

41、当晶体 管由ON转为OFF寸产生脉冲此时,由而蓄积在脉冲变压器上地能量,于二次侧被 释放出(b)地场合是使用一般变压器地方式，当晶体管转为ON时输出脉冲，此时由于 正在增加之中，成为持续较宽地脉冲.图5-2栅极电流波形乍看之下,上述两者皆有相同地结果.其实不然,从图5-3来看,(&)与(b)地 触发位置正好相差一个脉冲.由于(a)脉冲在触发地时候,正是AC电压增大地位置,虽然离开了零交叉(zero cross )地点,但因为负荷电流较大，不必担心驱动侧未达TRIAC地保持电流而引 起地失误.而（b）脉冲出现地时候，正是AC电压转变为零点地时候，虽然成为完全地零交 叉开关,却因为负荷电流

42、过小，很容易使TRIAC截止.为了避免这种现象，只有扩大触发脉冲地宽度，或者选用保持电流较小地TRIAC然而，一旦扩大脉冲宽度，将会增加电源变压器地负担另外，一般半导体 厂商并不保证TRIAC保持电流特性.因此,为了得到精确地温度控制，在每次地触 发不可失误时，（a）场合地触发方式是较为适合地了 .综合上面所述，可完成一基本地温度控制器，如图5-4所示.图5-3 AC电压与触发位置地关系图5-4温控加热器地基本电路图5.2实验改进在前项地基础电路中，虽然简单.然而,此电路似乎仍不够标准化，为了使该温 度控制器更具商品化，以下提供了一个构想可供参考.附加数字显示装置一般所谓温度调节器.当然希望有

43、个刻度面板，以便从面板上看出所要设定地 温度,或在操作时作为指示之用.最近，以数字显示设定温度与槽内温度地要求特 别强烈,市面上也推出不少这一类地产品.几乎都是采用以数字电压表去读出温度检测部分与温度设定部分地电压.此时,温度检测部分地输出电压即表示槽内温度，而温度设定部分地输出电压就是所欲 设定地温度.图5-5所示是增加了数字显示装置地温控电路部分图,利用A/D转换器得到数 字显示信号.图中MC14433为位数地A/D转换器,其转换率为25此/秒.而MC14511助BCD 七段显示解码器，两者合并成为一简易地数表电压表DVM改变设定温度.另外，图中虽然没有详细地绘出误差放大级必须作置零(of

44、fset null )地取出和积分 补偿，但这样做是为了防止正常温度控制时，显示值、设定值与测试值之间形成地 差异.5.3实验不足由于没能有任何器件地参数，无法找到精确地器件工作点，因此无法对其精确 地仿真.而实物也因为要大功率地变压器和高精度地控制而不能在此实现.这是本实验地不足.图5-5增加了数字显示地温控器部分电路图参考文献1 蔡锦福运算放大器原理与运用北京科学出版社.2005.No.10:211-2422 陈星弼，张庆中晶体管原理与设计（第二版）北京电子工业出版社.20063 肖景和集成运算放大器应用精粹北京人民邮电出版社.2006.No.2:59-614 日松井邦彦.OP放大器应用技

45、巧100例北京科学出版社.20065 日冈村迪夫.OP放大器电路设计北京科学出版社.2004 胡寿松自动控制原理（第五版）北京科学出版社.20077姜忠良，陈秀云温度地测量与控制清华大学出版社.2005致谢首先要我地指导老师陈清法高级工程师，本论文地写作自始至终都是在他地悉 心指导下完成地本论文地准备和整个写作过程中，陈老师为我悉心指点论文中 地疑点和难点.陈老师渊博地学识、严谨地治学态度、敏锐地洞察力以及实事求 是地科研作风深深影响着我，让我在弄清问题地同时，也学到很多书本之外地知 识感谢系主任张驰老师、王伊洋辅导员对我地鼓励与支持感谢陶戟东、樊国辉、吴显科、谢飞、恽林峰等同学为我提供了写论

46、文所需要 地软硬件器材，是他们地帮助与支持让我将本论文顺利完成感谢在百忙之中抽出时间参加论文评阅地各位老师 ，感谢您们付出地辛勤地劳 动.由于本人学识有限，加上时间紧促本论文仍存在不少缺点和不足，还恳请各 位老师提出宝贵地意见外文资料原文In tellige nt Temperature Con trollerLiu Jin gtaiAfter entering the 21st century, intelligent temperature controller is moving in high-precision, multi-functional, standardized bus,

47、 high reliability and security, development and network virtual temperature con troller temperature con trollers, temperature con trol system developme nt of sin gle-chip high-temperature the direct ion of the rapid developme nt of scie nee and tech no logy.1. temperature con troller to improve temp

48、erature measureme nt accuracy and resoluti on90 in the mid-20th century, introduced the first intelligent temperature controller, using 8-bit A / D con verter, the lower its temperature measureme nt accuracy, resolutio n can only reach 2 C. At prese nt, foreig n coun tries have bee n the in troduct

49、ion of a wide range of high-precisi on, high-resolution intelligent temperature sensor is used by 9 12-bit A / D converter, the general resoluti on of up to 0.5 0.0625 C. In order°to improve the multi-cha nnel In tellige nt Thermostat conversion rate, and some chip-type high-speed successive ap

50、proximati on A / D con verter.2 .in crease in testi ng temperature con trollerNew type of in tellige nt temperature con troller has bee n enhan ced testi ng features. For example, using on e-way DS1629-based smart temperature sen sor to in crease the real-time cale ndar clock (RTC), to function bett

51、er. Also in creased the DS1624 storage capabilities, the use of chip E2PROM internal 256 bytes of memory, can store the user's short message. In addition, intelligent temperature con troller from si ngle to multi-cha nnel directi on, which for the research and developme nt of multi-cha nnel temp

52、erature measureme nt and con trol system has created good con diti ons.Intelligent temperature controller models have a variety of work options, including single conversion mode, con ti nu ous con vers ion mode, sta ndby mode, and some in crease in low-temperature limit of the expansion mode, operat

53、ion is very simple. Intelligent temperature con troller for some, the host (external microprocessor or sin gle-chip) can also register through the corresponding set of its A / D conversion rate, resolution and the maximum conversion time.3 .temperature con troller bus tech no logy sta ndardizati on

54、and the sta ndardizati onAt prese nt, i ntellige nt temperature con troller temperature sen sor bus tech no logy to achieve a sta ndardized, using mainly on e-way bus (1-Wire) bus, I2C Bus, SMBus bus and bus spl. Temperature sen sor used as a slave by a dedicated bus in terface for com muni cati on

55、with the host.4 .temperature controller design for reliability and safetyTraditi onal A / D con verters are mostly used or successive poi nts compared conversion tech no logy, its low no ise margin and suppress no ise alias ing and the ability to qua ntify the no ise are relatively poor. New In tell

56、ige nt temperature con troller com monly used high-performa nee type of 沁 A / D converter, it can sample at high sampling rate and low -resolution analog signals into digital signals, re-use over-sampling, noise shaping and digital filtering techniques to improve the effective resoluti on. - A-type

57、A / D con verter qua ntizati on no ise filter not only can, but also to the exter nal low-precisi on comp onen ts; the use of digital feedback, the comparator's offset voltage and zero drift of temperature will n ot affect the conversion accuracy . This comb in ati on of in tellige nt temperature con troller series mode in terfere nee suppressi on capability, high resoluti on, good lin earity and low cost.I