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隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱電路控制系統(tǒng)
2016-2-25 閱讀(918)
隔水式恒溫培養(yǎng)箱設備電路設計功能簡單, 操作方便, 使用水銀溫度計作為溫度顯示。但是在使用中存在一個嚴重的問題, 那就是溫度控制傳感器的觸點是直接串聯(lián)在線路中,200v交流電壓直接加在兩觸點之間。溫度控制傳感器接通或斷開的瞬間, 在觸點間的微小氣隙空間內(nèi)產(chǎn)生火花放電, 造成觸點燒蝕, 使表面接觸電阻增加,壓降增大。同時, 使得平整圓滑的觸點銀層表面變得凹凸不平, 接觸磨擦力增大, 觸點不能準確分離, 造成實際溫度與設定溫度偏差加大。
久而久之, 觸點表面接觸不良, 觸點發(fā)熱, 銀層表面氧化加劇, 使觸點更加不平整, 進而產(chǎn)生更大的火花,造成惡性循環(huán)。嚴重時觸點粘連, 不能分開, 電熱絲長時間通電, 溫度失控。每次維修將觸點打磨干凈, 重新裝上設備恢復正常工作, 但過一段時間,故障如舊。此故障為電路本身設計缺陷所造成的,因此觸點表面產(chǎn)生火花放電也是必然的, 是無論如何不能消除的。
針對上述存在的問題和電路的缺陷, 特研究設計了一種*實用的控制電路以取代原有線路。本電路設計的主要宗旨是解決觸點打火問題, 直至消除打火隱患。設計的指導思想是盡量降低觸點間的電位差。大家知道在任何的兩觸點之間只要有一定的電位差, 那么在觸點接通或斷開的瞬時間內(nèi)均要產(chǎn)生放電現(xiàn)象, 而且電位差越高, 放電火花越大。那么當電位差降低到一定程度時, 由于電場力的作用較小, 不足以使觸點間隙的空氣分子發(fā)生電離。既然空氣分子不能電離, 因此觸點之間空氣中不存在帶電粒子(空氣成份很復雜, 其實含有微量的帶電離子, 在本路工程中可忽略不計), 這樣在觸點接通或斷開時, 由于沒有帶電粒子的流動, 因此在氣隙中不能形成電流, 就不會產(chǎn)生火花。這就是我們研制本電路的理論依據(jù)。解決問題的措施是如何降低觸點間的電位差,同時又要保證電熱絲正常的給電與斷電。
簡言之,就是用一個小電流信號去驅(qū)動一個大電流器件的導通與關(guān)斷。由此而想起一種開關(guān)元件一可控硅。雙向可控硅是用在交流線路中的一種十分理想的開關(guān)元件, 它能用極小的信號功率去控制極大的輸出功率, 不存在觸點的跳動以及關(guān)斷電弧。這樣在雙向可控硅保證觸發(fā)的情況, 只需給控制極加上很小的觸發(fā)電流就能使雙向可控硅導通。
下面詳細闡述電路工作原理。
接通電源開關(guān)Kl,220v 交流電壓加到3c 5w變壓器的初級, 同時220V AC 經(jīng)K3 加電熱絲和雙硅T : 兩端以及兩個指示燈兩端。220vAc 經(jīng)變壓
器降壓, 次級感應出3V左右的交流電壓, 經(jīng)橋堆T3 整流, 電容C 濾波得到較為平滑的不到4v 的直流電壓, 再經(jīng)電阻R l 限流, 通過溫度控制傳感器的兩觸點, 在控制極上得比較小而且合適的觸發(fā)電壓和電流, 使雙硅導通, 從而使電熱絲通過雙硅導通, 快速加熱, 到達設定溫度值時, 溫度控制傳感器斷開, 雙硅因得不到觸發(fā)信號而關(guān)斷。
電熱絲加熱的同時紅色發(fā)光二極管也亮起來, 指示目前工作處于升溫狀態(tài)。雙硅被關(guān)斷后, 電熱絲通過另一條與雙硅并聯(lián)的支路R : 和W構(gòu)成通路, 這時有一個比較小的電流流過電熱絲,給電熱絲緩慢加熱, 以補償由于箱體和箱門的保溫不好和門封不嚴而造成的熱量損失。
這一功能比原電路延長很多倍的保溫時間。補償溫度可通過W調(diào)節(jié)大小, 如果R : 和w 的功率和阻值選擇合適,即補償溫度恰好等于逸失的溫度, 那么箱內(nèi)的熱量剛好處于恒定狀態(tài), 也就是說箱內(nèi)的溫度永遠保持在某一定值。當然由于外電壓的波動直接影響升溫和恒溫時間的長短, 但對溫度變化的幅度影響較小。在雙硅*、二陽極間發(fā)生短路時, 電熱絲長期處于加熱狀態(tài), 當溫度超過臨床允許的zui高溫度時, 保護溫度傳感器K : 自動斷電, 從而保護設備, 以免發(fā)生火災。正常工作情況下K 3 是處于常通狀態(tài), 本系統(tǒng)中K 3 預置的溫度是40 ℃ 。雙硅關(guān)斷后, 馬發(fā)光指示出恒溫狀態(tài)。本電路系統(tǒng)經(jīng)臨床實際應用取得很好的效果,與原線路相比其功能大大增強。
1.增加了恒溫電阻, 使恒溫時間大大延長,恒溫*。
2.增設了輔助保護功能, 溫度超過上*,自動切斷加路。
3. *消除了觸點間的火花。原線路中兩觸點間所加電壓是220VAC, 現(xiàn)線路觸點電壓幾vDC; 原線路接通斷開瞬間電流非常之大, 現(xiàn)線路觸點接通電流為十幾n1A 。經(jīng)過改進的線路, 觸點間不再有電火花, 因此觸點完好無損, 其靈敏度和壽命大大延長。
4.由于觸點應用在本電路中成為毫無磨損的*觸點, 動作干脆、靈活, 使溫度更加準確。
5.本電路不僅適用于本機型, 而且還適用于其它型號的恒溫培養(yǎng)箱。 還可推廣應用到其它設備的有關(guān)控制方面。
