1、温控器工作原理-简介

温控器，全称为温度控制器（Thermostat），也叫温控开关、温度保护器，分为机械式的和电子式的两类，它主要是根据工作环境的温度变化，在开关内部发生物理形变，从而产生某些特殊效应，产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件，或者电子原件在不同温度下，工作状态的不同原理来给电路提供温度数据，以供电路采集温度数据。

2、温控器工作原理

温控器的工作原理是通过温度传感器对环境温度自动进行采样、即时监控，温控器当环境温度高于控制设定值时控制电路启动，可以设置控制回差。

温控器由转换显示机构、设定机构、比较运算机构、输出机构四大机构组成。当温度传感器把现场温度转换成电信号传给温控器，温控器的转换显示机构把电信号转换成数字显示或模拟指示出来，并在内部与设设定机构的设定值通过比较机构进行比较后，通过输出机构输出给操控器，然后操控器再对加热器/致冷器进行控制。

温度控制器电路图（一）

采用555时基电路的简易温度控制器

本电路是采用555时基集成电路和很少的外围元件组成的一个温度自动控制器。因为电路中各点电压都来自同一直流电源，所以不需要性能很好的稳压电源，用电容降压法便能可靠地工作。电路元件价格低、体积小、便于在业余条件下自制。该电路制作的温度自动控制器可用于工业生产和家用的电加热控制，效果良好。

一、电路工作原理电路原理

如图6所示。

当温度较低时，负温度系数的热敏电阻Rt阻值较大，555时基集成电路（IC）的2脚电位低于Ec电压的1/3（约4V），IC的3脚输出高电平，触发双向晶闸管V导通，接通电加热器RL进行加热，从而开始计时循环。当置于测温点的热敏电阻Rt温度高于设定值而计时循环还未完成时，加热器RL在定时周期结束后就被切断。当热敏电阻Rt温度降低至设定值以下时，会再次触发双向晶闸管V导通，接通电加热器RL进行加热。这样就可达到温度自动控制的目的。

二、元器件的选择

电路中，热敏电阻Rt可采用负温度系数的MF12型或MF53型，也可以选择不同阻值和其他型号的负温度系数热敏电阻，只要在所需控制的温度条件下满足Rt＋VR1＝2R4这一关系式即可。电位器VR1取得大一些能获得较大的调节范围，但灵敏度会下降。双向晶闸管V也可根据负载电流的大小进行选择。其他元件没有特殊要求，根据电路图给出参数来选择。

三、制作和调试方法

整个电路可安装在一块线路板上，一般不需要调试，时间间隔为1.1R2&TImes;C3，应该比加热系统的热时间常数选得小一些，但也不能太小，否则会因为双向晶闸管V急速导通或关闭而造成过分的射频干扰。安装调试完后可装入一个小塑料盒内，并将热敏电阻Rt引出至测温点即可。

温度控制器电路图（二）

如下图所示为一种用电接点水银温度计构成的温度自动控制电路。图中A、B为电接点温度计的两个触点，KM为交流接触器其线圈额定电压为36V，RL为电加热器。当合上电源开关S，电加热器开始加热，当温度上升至预置温度时，电接点水银温度计的两个触点A、B接通，使接触器KM得电吸合，其常闭触点切断电热器电源，停止加热。

当温度小于预置温度时，电接点水银温度计的两个触点A、B断开，KM断电，其触点复位，电加热器又开始加热。这样周而复始，重复加热，实现自动控温的目的。

温度控制器电路图（三）

自动调节的温度控制器电路

流体媒价温度控制器是利用感温流体热胀冷缩及液体不可压缩的原理而实现自动调节。

温控器根据工作环境的温度变化，在开关内部发生物理形变，从而产生某些特殊效应，产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件，或者电子原件在不同温度下，工作状态的不同原理来给电路提供温度数据，以供电路采集温度数据。

温度控制器电路图（四）

此温度控制器电路图的温度控制范围为5～95℃，可广泛应用于工业生产及科研方面的温度自动控制。

温度控制器电路图

元器件选择

R1～RIO均选用1／4W金属膜电阻器或碳膜电阻器，R2和R3的精度应为为±1％。RP1～RP3均选用线性电位器。C1和C2均选用耐压值为25V的铝电解电容器；C3选用独石电容器或涤纶电容器。YD选用1N4001或1N4007型硅整流二极管。VS选用1W、6V左右的硅稳压二极管，例如1N4735等型号。VL1和VL2均选用φ5mm的发光二极管，VL1为红色，VL2为绿色。UR选用1A、50V的整流桥堆，也可用4只1N4001桥接后代替。V1选用MTS-102型晶体管式温度传感器（也可用负温度系数的热敏电阻器代替）；V2选用S8550或3CG8550型硅PNP晶体管。IC1选用LM324型四运放集成电路；IC2选用7809型三端稳压集成电路。K选用JRX-13F型9V直流继电器。KM选用线圈电压为220V的交流接触器，其触头电流容量应根据EH的实际功率来选择。PV选用100mV的电压表。T选用3～5W、二次电压为12V的电源变压器。S选用5A、220V的交流电源开关。EH的功率应根据实际应用来选择。

温度控制器电路图（五）

本电路是采用555时基集成电路和很少的外围元件组成的一个温度自动控制器。因为电路中各点电压都来自同一直流电源，所以不需要性能很好的稳压电源，用电容降压法便能可靠地工作。电路元件价格低、体积小、便于在业余条件下自制。该电路制作的温度自动控制器可用于工业生产和家用的电加热控制，效果良好。

一、电路工作原理

电路原理如图1所示。

图1  采用555时基电路的简易温度控制器电路图

当温度较低时，负温度系数的热敏电阻Rt阻值较大，555时基集成电路（IC）的2脚电位低于Ec电压的1/3（约4V），IC的3脚输出高电平，触发双向晶闸管V导通，接通电加热器RL进行加热，从而开始计时循环。当置于测温点的热敏电阻Rt温度高于设定值而计时循环还未完成时，加热器RL在定时周期结束后就被切断。当热敏电阻Rt温度降低至设定值以下时，会再次触发双向晶闸管V导通，接通电加热器RL进行加热。这样就可达到温度自动控制的目的。

二、元器件的选择

电路中，热敏电阻Rt可采用负温度系数的MF12型或MF53型，也可以选择不同阻值和其他型号的负温度系数热敏电阻，只要在所需控制的温度条件下满足Rt＋VR1＝2R4这一关系式即可。电位器VR1取得大一些能获得较大的调节范围，但灵敏度会下降。双向晶闸管V也可根据负载电流的大小进行选择。其他元件没有特殊要求，根据电路图给出参数来选择。

三、制作和调试方法

整个电路可安装在一块线路板上，一般不需要调试，时间间隔为1.1R2&TImes;C3，应该比加热系统的热时间常数选得小一些，但也不能太小，否则会因为双向晶闸管V急速导通或关闭而造成过分的射频干扰。安装调试完后可装入一个小塑料盒内，并将热敏电阻Rt引出至测温点即可。

温度控制器电路图（六）

电路如下图所示。图中IC为NE555时基电路；RP3为温度调节电位器，其滑动臂电位决定IC的触发电位V2和阈电位Vf，且V5=Vf=2Vz。220V交流电压经C1、R1限流降压，D1、D2整流，C2滤波，DW稳压后，

市售电热毯一般有高、低两个温度档。使用时，拨在高温档，入睡后总被热醒；拨在低温档，有时醒来会觉得热度不够。为此，制作了这种电热毯温控器，它可以把电热毯的温度控制在一个适宜的范围内。

电热毯温控器电路

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采样保持电路（采样/保持器）又称为采样保持放大器。当对模拟信号进行A/D转换时，需要一定的转换时间，在这个转换时间内，模拟信号要保持基本不变，这样才能保证转换精度。采样保持电路即为实现这种功能的电路。
　　采样保持电路能够跟踪或者保持输入模拟信号的电平值。在理想状况下，当处于采样状态时，采样保持电路的输出信号跟随输入信号变化而变化；当处于保持状态时，采样保持电路的输出信号保持为接到保持命令的瞬间的输入信号电平值。当电路处于采样状态时开关导通，这时电容充电，如果电容值很小，电容可以在很短的时间内完成充放电，这时，输出端输出信号跟随输入信号的变化而变化；当电路处于保持状态时开关断开，这是由于开关断开，以及集成运放的输入端呈高阻状态，电容放电缓慢，由于电容一端接由集成运放构成的信号跟随电路，所以输出信号基本保持为断开瞬间的信号电平值。

采样保持电路图设计（一）

采样保持放大器SMP04用做多路输出选择器电路图

如图所示为SMP04用做多路输出选择器，与解码器、D／A转换器构成的四路数字-模拟转换电路。数字信号输入模数转换器DAC8228，输出产生5～10V模拟电压送副SMP04，地址输入通道解码器，不同的地址解码后分别控制四路开关，以分别输出四模拟信号。采用DAC8228产生DAC电压输出可以使电路得以最大的简化。为了将输出电压干扰减小到最小，在采样信号被确认之前，必须保证有5μs的最后电压建立时间。每一个采样保持放大器必须在每一秒钟或更低时问刷新一次，以确保输出电压下降率不超过10mV或1／2LSB（最小有效位）。

采样保持电路图设计（二）

如图所示为由SMP04与运放构成的增益为10的采样保持放大电路。电路中将SMP04置于运放OP490的反馈回路中，当S非／H=0时，SMP04内部开关闭合，运放OP490的反馈回路接通，电路增益由运放本身及反馈电阻决定，图中增益设置为10，输出端输出放大后的采样电压。当S非／H=1时，SMP04内部开关断开，运放OP490反馈回路也无法形成，输出端输出保持在内部保持电容上最近一次的采样电压，且不受输入端信号影响。运放输出端的两个二极管1N914起钳位作用，防止当SMP04保持状态时造成运放饱和。

采样保持电路图设计（三）

lf398峰值采样保持电路

1.lf398的峰值保持电路

图1：峰值保持电路原理图

峰值保持电路探测核脉冲幅度信号并在脉冲峰值时刻通知保持峰值，同时向单片机提出中断申请信号，使单片机响应中断启动A/D转换;转换结束后单片机使采样保持器复原为采样状况，实现系统的逻辑控制。峰值保持电路原理图如图1所示。U4是芯片LF398，它是美国国家半导体公司研制的集成采样保持器。它只需外接一个保持电容就能完成采样保持功能，其采样保持控制端可直接接于TTL，CMOS逻辑电平。

图2

U1和U2是比较器LM311，U3是D触发器74LS74，U5A是与门74LS08。放大后的脉冲核信号一路输入到下阈比较器，另一路接输入到LF398。当核信号大于下阈时，比较器U1输出高电平，得到上升沿，上升沿再触发U3A，它的Q端输出高电平和U3B的Q非端相与得到高电平，去控制LF398的采样控制端进入采样状态。当LF398的输出端信号幅度比输入端大时，即到达峰值时，比较器U2出高电平，得到上升沿，上升沿再触发U3B，它的Q非端输出低电平，U5A输出变为低电平，LF398进入保持状态。U3B的Q非端输出的下跳沿作为单片机的中断信号，当A/D转换结束后，单片输出放电和清零CLR信号使采样保持器复原。电路波形见图2。

采样保持电路图设计（四）

将一个经典的模拟累加器与一个采样保持放大器级联对一组模拟电压的采样进行保持。经典的模拟累加器是一个运放加上至少三只精密电阻。这些电阻的值应尽可能低，以避免影响累加器的带宽。但这些低值电阻会消耗功率。此外，累加器与采样保持放大器的结构也带来了另一种缺点，当两个输入电压幅度相近而极性相反时，就会显示出这种缺点。此时，即使输入电压幅度很高，得到的总和也很低，如果输入电压幅度相等则总和为零。对低电压的采样通常会使输出电压出现相对较大的误差，因为每个放大器都有一些动态误差，如残留的寄生电荷传入存储电容。一个模拟电压采样保持电路：

采样保持电路图设计（五）

图中所示是用SF357运放组成的电压采样保持电路。这种电压采样保持电路可以方便地观察任一时间内的被测瞬间电压值。

在测试电压时，只需将其输入端跨接于被测电压的两端，接着

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