[發明專利]大功率金屬熔爐的三態變頻恒溫控制器

無效

• 申請號: 201110219069.X
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102253678A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 朱健;李曙生
• 申請（專利權）人: 泰州職業技術學院
• 主分類號: G05D23/22
• 分類號: G05D23/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種大功率金屬熔爐三態變頻恒溫控制的高精度溫度控制方法及電路。

背景技術

目前，大功率電熱金屬熔爐的坩鍋熱容量大，加熱電阻絲的熱功率大，只靠全通、全斷的兩態控制難以保證高精度的恒溫狀態，本發明提供了利用全通、全斷和間斷變頻通電的高精度三態變頻恒溫控制的模式和方法，并提供了實現高精度三態變頻恒溫控制的電路。本發明電路簡單，恒溫精度高，工作穩定，抗干擾能力強，適用于大功率金屬熔爐的高精度恒溫控制。

發明內容

本發明的目的是提供一種大功率金屬熔爐三態變頻恒溫控制的高精度溫度控制方法及電路。本發明提供了利用全通、全斷和間斷通電的三態控制電熔爐恒溫的方法，特別提供了一種高精度變頻恒溫的溫度控制模式，并提供了實現大功率金屬熔爐三態變頻恒溫控制的電路。本發明電路簡單，恒溫精度高，工作穩定，抗干擾能力強，適用于大功率金屬熔爐的高精度恒溫控制。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的限定；在附圖中，

圖1為三態變頻恒溫控制器總體電路結構圖；

圖2為三態變頻恒溫控制器電路原理圖。

具體實施方式

一、電路總體設計

三態變頻恒溫控制器總體電路結構圖如圖1所示?？傮w電路主要由傳感電壓比較電路、控制電平電路、可變門限電路、跟蹤范圍校正電路、脈沖產生電路、輸出隔離電路及電源等單元電路組成。

智能型熱電偶溫度表輸出的誤差電壓Vt輸入傳感電壓比較電路，與門限電平進行比較，比較輸出電壓送到控制電平電路的輸入端，控制電平電路在脈沖信號的作用下產生控制電平，控制電平經輸出電路放大后驅動光耦隔離電路去控制可控硅門極的通斷，實現三態恒溫控制?？勺冮T限電路受誤差電壓Vt、控制電平電路的輸出和跟蹤范圍校正電路的控制，產生傳感電壓比較器的可變門限電壓。輸出隔離電路主要實現控制電路與可控硅供電電路的隔離并實施對雙向可控硅門極觸發的控制。脈沖產生電路為控制電平電路提供時鐘信號。

二、電路設計及單元電路工作原理

三態變頻恒溫控制器電路原理圖如圖2所示，下面對電路的組成及電路的工作原理進行分析。

1、誤差電壓比較電路與可變門限電路

集成運放A1與A2中，A1為誤差電壓比較器，A2實現門限電平的改變。

比較器A1的反相輸入端為誤差電壓Vt的輸入端；A1同相端為比較電平，它由三部分電壓疊加而成：

(1)由R3、R4、R5電阻構成分壓電路，在A1同相端提供一個正電壓Vref。

(2)受二極管D1通斷控制，經過限流電阻R11提供一個負電壓-VEE。

(3)由D觸發器Q輸出端控制集成運放A2輸出的可變電平。

這三部分的共同作用產生比較器A1的同相端的比較電平。

具體工作原理如下：

當智能型熱電偶溫度表輸出的誤差電壓Vt較大時即實際爐溫遠低于設定溫度To時，由于Vt遠大于比較器A1同相端的比較電平，A1輸出低電位。比較器A1輸出端引至D觸發器的輸入端，所以此時D＝0，觸發器輸出端此信號經過射隨器T2電流放大后驅動光電隔離器產生較小的輸出電阻使雙向可控硅觸發導通供電，電阻絲加熱工作，爐溫獲得提升。

當爐溫逐漸逼近設定溫度To時，智能型熱電偶溫度表送來的誤差電壓Vt不斷下降，在Vt減小至A1同相端比較電壓以下時，A1輸出高電平即D＝1，因而觸發器的輸出端此時光耦呈現阻斷狀態，雙向可控硅關斷停止供電，電阻絲停止加熱。

在光耦阻斷的同時，觸發器的另一輸出端Q＝1，也就是A2反相端電位升高使得A2輸出低電平，此時二極管D1關斷，A1同相端的比較電壓僅有Vref正電壓的作用，因而A1同相端比較電壓下降，使得A1輸出低電平，即D＝0，觸發器的打開光耦使可控硅觸發導通。觸發器的另一輸出端Q又恢復為0，A2反相端電位下降，A2輸出高電平，二極管D1重又導通，A1的同相端電位升高使比較器A1再次輸出高電平關斷光耦。以上狀態反復的結果使得電路輸出間斷電平控制可控硅間斷導通，以較小的平均電流加熱，結果使電路保持恒溫。

由于出料使爐溫瞬時快速上升或高于設定溫度時，誤差電壓Vt下降低于最低比較電平，此時A1輸出高電平即D＝1，D觸發器端等于0，光耦關斷，可控硅截止，電熱絲停止加熱。經過關斷期間電爐的熱耗散過程，爐溫上升變慢或下降。當逼近設定溫度To時再次呈現恒溫間斷供電的過程。