本例介绍的医用恒温箱,采用温度传感器集成电路,温度控制范围为-25-+100℃之间可调。
电路工作原理
该医用恒温箱电路由温度检测放大电路、触发器、控制电路和电源电路组成,如图9-40所示。
温度检测放大电路由精密稳压集成电路ic1、温度传感器集成电路ic2、运算放大器集成电路lc3(nl、n2)、电阻器rl-r5和电位器rpl、rp2组成。
触发器电路由电阻器r6、发光二极管vll-vl3和与非门集成电路lc4(dl、d2 组成。
控制电路由功能转换开关sl、电阻器r7、r8、发光二极管vl3、二极管vdl、晶体管v和继电器k组成。
电源电路由电源开关s2、电阻器r9、电容器cl、c2、稳压二极管vs和整流二极管vd2组成。
接通电源开关s2,交流220v电压经cl降压、vs稳压、vd2整流及c2滤波后,为温度检测放大电路、rs触发器和控制电路提供l2v直流工作电压。
由icl、rl-r3、rpl和rp2组成运算放大器nl的正相输入端的基准电源电路,用来提供温度上限基准电压;ic1、rp2、rp3和r4、r5组成运算放大器n2反相输入端的基准电源电路,用来提供温度下限基准电压。
ic2两端电压随着温度的变化而变化。当温度上升时,ic2的内阻增大,其两端电压随之升高;当温度下降时,ic2的减小,其两端电压也随之降低。
s1用来控制恒温箱的工作状态。将s1置于"l"位置时,电路处于加热控制状态,控制的负载为加热装置 (例如电加热器等);将s1置于"2"位置时,电路处于制冷控制状态,控制的负载为制冷装置 (例如半导体制冷器等)。
在sl置于"1"位置时,若恒温箱内温度低于rp2设定的下限温度时,运算放大器nl输出高电平,n2输出低电平,ic4的4脚输出高电平,v饱和导通,k通电吸合,加热装置通电工作,使恒温箱内温度不断上升。同时发光二极管vll和vl3点亮。
当箱内温度超过rpi设定的上限温度时,n1输出低电平,n2输出高电平,ic4的4脚输出低电平,使v截止,k释放,加热装置断电停止加热,同时vl2点亮,vll和vl3熄灭。
加热装置停止加热后,恒温箱内的温度缓缓下降,当箱内温度降至上、下限温度之间时,nl和n2均输出高电平,vl2熄灭,但ic4的4脚仍输出低电平,加热装置仍不工作。直到恒温箱内温度降至下限温度以下时,加热装置又重新通电工作。
将s1置于"2"位置时,在恒温箱内温度高于上限温度时制冷设备通电工作;在恒温箱内温度低于下限温度时制冷设备断电停止工作。
元器件选择
rl-r9选用1/4w金属膜电阻器或碳膜电阻器。
rpl-rp3均选用小型多圈线绕电位器。
cl选用耐压值为450v的铝电解电容器;c2选用耐压值为25v的铝电解电容器。
vdl和vd2均选用ln4007型硅整流二极管。
vs选用lw、l2v的硅稳压二极管。
vll-vl3均选用φ3mm的高亮度发光二极管。
v选用s8050型硅npn晶体管。
ic1选用tl431或μa431型精密稳压集成电路;ic2选用lm335z型温度传感器集成电路;ic3选用mc4558型双运放集成电路;ic4选用cd401l或mcl4011型四与非门集成电路。
k选用jzc-2lfe型l2v直流继电器。