一种温控定时器的设计与实现

　　0 引 言

　　目前市场上的温度控制器、定时控制器种类繁多，应用场所也比较广泛，然而多数都是采用分离器件且价格比较昂贵，如何通过低成本的电路设计，实现电路的精确温控、定时，是一个较为棘手的问题。本文在一种低成本、高性能电路设计中，利用半导体热敏电阻、LM324 集成运算放大器、NE555 定时器、继电器、双向可控硅等作为主要元器件，实现了对水(60L 范围内)的温度精确可调控制，实现了对水中氧气量的定时供给，并成功地运用到电路的实现之中。

　　根据实际应用需求，我们选择水温控制范围为18℃～30℃。在某个温度点的控制精度<±0.5 ℃，定时周期为20min，负载工作时间为5min，负载功率≤154W，满足对水温、水中含氧量的控制精度有较高要求的水族缸饲养热带鱼等应用领域。

　　1 水温控制电路设计

　　1 .1 电路设计总体框图

　　水温控制电路的原理图如图1 所示，由检测、放大、控制三部分组成，图2 是水温控制电路的流程图。整个电路以LM324 集成运算放大器为核心控制器，采用玻璃封装系列N T C 半导体热敏电阻器RT实现水温检测，由三极管3DG12A、继电器J9V210Ω、双向可控硅BCR3AM构成控制电路，实现对负载加热棒工作状态的控制。电路的工作过程为：调节电位器RW，用以确定水温控制的温度值。由热敏电阻RT测得的实际温度值，会形成电路中a、b 两点的电位差并输出给LM324 集成运算放大器;LM324经过信号处理，A4放大器将输出V+或V-两种状态的正、反向饱和输出电压;V+或V-加在三极管3DG12A基极—发射极端，根据3DG12A 的工作状态饱和或是截止，决定集电极上继电器J9V210 Ω是否吸合还是打开，从而确定双向可控硅BCR3AM 导通或是截止，负载加热棒通电加热或停止，最终完成对水的温度的控制。

　　1.2 半导体热敏电阻RT温度检测模块设计

　　实验表明，在一定的温度范围内，半导体的电阻率ρ和热力学温度T 之间的关系可表示为：

式中：a0、b为常量，其数值与材料的物理性质有关。热敏电阻的阻值根据电阻定律可写成：

式中：L 为电极间的距离，S 为热敏电阻的横截面积，a=a0L/S，利用n组RT-T实验测量值，用最小二乘法可求出参数a、b 之值，并给出经验公式[1]：

　　对(3)式虽然可以用做图法描成直线，测量出它们相应的斜率和截距，得出A 、b 值，但是这样处理数据，具有一定的主观随意性，对于同一组数据，作出的会因人而异[2]。按统计观点，A、b是两个随机变量，用一元线性回归法可以得出A、b 的最佳值。