隔水式恒温培养箱设备电路设计功能简单, 操作方便, 使用水银温度计作为温度显示。但是在使用中存在一个严重的问题, 那就是温度控制传感器的触点是直接串联在线路中,200v交流电压直接加在两触点之间。温度控制传感器接通或断开的瞬间, 在触点间的微小气隙空间内产生火花放电, 造成触点烧蚀, 使表面接触电阻增加,压降增大。同时, 使得平整圆滑的触点银层表面变得凹凸不平, 接触磨擦力增大, 触点不能准确分离, 造成实际温度与设定温度偏差加大。 久而久之, 触点表面接触不良, 触点发热, 银层表面氧化加剧, 使触点更加不平整, 进而产生更大的火花,造成恶性循环。严重时触点粘连, 不能分开, 电热丝长时间通电, 温度失控。每次维修将触点打磨干净, 重新装上设备恢复正常工作, 但过一段时间,故障如旧。此故障为电路本身设计缺陷所造成的,因此触点表面产生火花放电也是必然的, 是无论如何不能消除的。 针对上述存在的问题和电路的缺陷, 特研究设计了一种*实用的控制电路以取代原有线路。本电路设计的主要宗旨是解决触点打火问题, 直至消除打火隐患。设计的指导思想是尽量降低触点间的电位差。大家知道在任何的两触点之间只要有一定的电位差, 那么在触点接通或断开的瞬时间内均要产生放电现象, 而且电位差越高, 放电火花越大。那么当电位差降低到一定程度时, 由于电场力的作用较小, 不足以使触点间隙的空气分子发生电离。既然空气分子不能电离, 因此触点之间空气中不存在带电粒子(空气成份很复杂, 其实含有微量的带电离子, 在本路工程中可忽略不计), 这样在触点接通或断开时, 由于没有带电粒子的流动, 因此在气隙中不能形成电流, 就不会产生火花。这就是我们研制本电路的理论依据。解决问题的措施是如何降低触点间的电位差,同时又要保证电热丝正常的给电与断电。 简言之,就是用一个小电流信号去驱动一个大电流器件的导通与关断。由此而想起一种开关元件一可控硅。双向可控硅是用在交流线路中的一种十分理想的开关元件, 它能用极小的信号功率去控制极大的输出功率, 不存在触点的跳动以及关断电弧。这样在双向可控硅保证触发的情况, 只需给控制极加上很小的触发电流就能使双向可控硅导通。 下面详细阐述电路工作原理。 接通电源开关Kl,220v 交流电压加到3c 5w变压器的初级, 同时220V AC 经K3 加电热丝和双硅T : 两端以及两个指示灯两端。220vAc 经变压 器降压, 次级感应出3V左右的交流电压, 经桥堆T3 整流, 电容C 滤波得到较为平滑的不到4v 的直流电压, 再经电阻R l 限流, 通过温度控制传感器的两触点, 在控制极上得比较小而且合适的触发电压和电流, 使双硅导通, 从而使电热丝通过双硅导通, 快速加热, 到达设定温度值时, 温度控制传感器断开, 双硅因得不到触发信号而关断。 电热丝加热的同时红色发光二极管也亮起来, 指示目前工作处于升温状态。双硅被关断后, 电热丝通过另一条与双硅并联的支路R : 和W构成通路, 这时有一个比较小的电流流过电热丝,给电热丝缓慢加热, 以补偿由于箱体和箱门的保温不好和门封不严而造成的热量损失。 这一功能比原电路延长很多倍的保温时间。补偿温度可通过W调节大小, 如果R : 和w 的功率和阻值选择合适,即补偿温度恰好等于逸失的温度, 那么箱内的热量刚好处于恒定状态, 也就是说箱内的温度永远保持在某一定值。当然由于外电压的波动直接影响升温和恒温时间的长短, 但对温度变化的幅度影响较小。在双硅*、二阳极间发生短路时, 电热丝长期处于加热状态, 当温度超过临床允许的zui高温度时, 保护温度传感器K : 自动断电, 从而保护设备, 以免发生火灾。正常工作情况下K 3 是处于常通状态, 本系统中K 3 预置的温度是40 ℃ 。双硅关断后, 马发光指示出恒温状态。本电路系统经临床实际应用取得很好的效果,与原线路相比其功能大大增强。 1.增加了恒温电阻, 使恒温时间大大延长,恒温*。 2.增设了辅助保护功能, 温度超过上*,自动切断加路。 3. *消除了触点间的火花。原线路中两触点间所加电压是220VAC, 现线路触点电压几vDC; 原线路接通断开瞬间电流非常之大, 现线路触点接通电流为十几n1A 。经过改进的线路, 触点间不再有电火花, 因此触点完好无损, 其灵敏度和寿命大大延长。 4.由于触点应用在本电路中成为毫无磨损的*触点, 动作干脆、灵活, 使温度更加准确。 5.本电路不仅适用于本机型, 而且还适用于其它型号的恒温培养箱。 还可推广应用到其它设备的有关控制方面。 |
