超温报警电路(年赛题)

在现实生活中，常有一种工程技术，即带有自动温度补偿的设备，在规定湿度内正常工作。但是为设备安全，需设定工作的上限温度，万一温控补偿失效，设备温度一旦超出上限温度时便立即切断工作电源并报警。而待设备修复之后，再投入使用。

1．模拟制作要求

为了能让作品在很短时间内模拟上述过程，将题目适当修改，即用数显电路代替工作件，当其接通市电后，数显电路会周而复始地按顺序“0－1－2－4－8－0－8－4－2－1”显示数字。用插上电源的电烙铁(20W或25W代替发热件，当发热的电烙铁外壳靠近热敏元件，约几秒钟后，热敏元件感受的温度超过工作件温度的上限，温控电路便工作，首先切断发热件电源，红色发光二极管点亮，1s后再切断工作件数显电路的电源，数显电路停止工作，并同时发出断续(不是连续)的报警声。随后电烙铁远离热敏元件，让其所感受的温度在上限温度以下，温控电路恢复常态，红色发光二极管熄灭，电烙铁重新得电，报警声停，数显电路重新工作。当电烙铁再次靠近热敏元件……远离热敏元件，作品重复上述过程。

2．参考电路

图10－10是实现上述模拟功能的电子制作电路图。元件数值均在图上标明，读者可根据各自情况设计电路、制作、演示。

3．电路工作原理

交流220V经熔断丝F给电源变压器供电，变压器次级输出约12V交流电，经VD2～VD5桥式整流，C1滤波，7809稳压后得到稳定的9V直流供电路工作IC1A、IC1B为电压比较电路，R3、R4与R9、R10分别为IC1A、IC1B的反相端提供比较基准电压。当工作件温度在规定范围内，相当于电烙铁远离热敏元件R5，R5阻值较大，IC1A同相端电压V+较低，使V+＜V－(同相端电压低于反相端电压)，IC1A的①脚输出低电平，IC1B的⑦脚亦为低电平，三极管VT1/VT2截止，继电器K1、K2的线圈无电流通过，它们的动接点不动作。交流电经K1－1，给单相电流插座供电，让插在其上的电烙铁得电; DC9V经K22－1给IC3、IC4及数码管供电，IC2的③脚输出经K21－1，传递给IC3。IC2为振荡器，其振荡频率由R12、R13、C6决定，IC3为十进制计数器/分记器，IC2的振荡波形(矩形波)输至IC3的CP端，IC3对矩形脉冲计数，其输出经VD8～VD15至译码驱动器CD4511，码管按顺序“－1－2－4－8－0－8－4－2－1”显示。

图10－11 CD4017脉冲分配

图10－12 CD4017工作波形时序

若将发热的电烙铁靠近热敏电阻R5，几秒钟后热敏电阻感受到较高的温度，其阻值突然下降，使VR5下降，VR6上升，则IC3的DⅥ(同相端电压大于反相端电压)，ICIA的①脚输出高电平，这电压一路输给V1的基极，另一路经延时电路R8、C4输给IC1B的同相端，使IC1B的同相端电压大于反相端电压。于是V1、V2管的基极都得到高电平而导通，使电磁继电器的线圈有电流通过，动接点动作，K1的动接点脱开K1－1，而与K1－2接通，单相电插座得电，红色发光二极管得电发光。K2的两组动接点都动作，其中K21的动接点脱离K21－1，而与K21－2接触，IC2的振荡输出给有源讯响器又发出断续报警声，在K21动作的同时，K22的动接点也动作，脱离K22－1，使IC3的CP端无输出脉冲的同时，IC3、IC4及数码管失去工作电源，不显任何笔划。随后，将电烙铁远离R5，则R5感受的温度降低，阻值又变大，VR6变小，导致V1/V2截止，K1、K2的线圈失电无电流流过，它们的动接点复位，K1动接点回到K1－1; 电烙铁重新得电，红色发光管熄灭; K21的动触点回到K21－1，K22的动触点回到K22－1，讯响器停止报警，数显电路重新工作，按顺序周而复始地显示“0－1－2－4－8－0－8－4－2－1”，CD4017各输出端至CD4511的D、C、B、A(入端)间二极管编码如图10－11。CD4017工作波形时序图如图10－12所示。

4．电路中用到的单元电路

(1)稳压电源的制作(7809)。

(2)热敏电阻的应用。

(3)CD4017编码显示。

(4)继电器的驱动。

(5)NE555的多谐振荡电路。