医用恒温箱 三
本例介绍的医用恒温箱，采用红外光控技术，通过半导体制冷器件 (具有换向加热功能)来加热或制冷，使恒温箱内的温度恒定为设定值。
电路工作原理
该医用恒温箱电路由电源电路、红外控制电路、温度检测控制电路和温度异常保护报警电路组成，如图9-42所示。
电源电路由电源开关S、电源变压器Tl、T2、整流二极管VDl-VD8、三端稳压集成电路IC2和滤波电容器C4-C7组成。
温度检测控制电路由热敏电阻器RTl、RT2、运算放大器集成电路IC3(NI-N4)内部的Nl、N2、电阻器R2、R6、电位器RPl、RP2、电容器C9、二极管VD14-VD16、晶体管V6和继电器K1组成。
红外光控电路由晶体管Vl、V5、V7、红外发光二极管VM、红外光敏晶体管V2、电阻器Rl、R3-R5、晶闸管VT、电容器Cl-C3、三端稳压集成电路ICl、指示灯HL和继电器Kl的控制触头Kl-l、Kl-2等组成。
温度异常保护报警电路由电位器RP3、RP4、IC3内部的运算放大器N3、N4、电阻器R7-R9、二极管VD9-VDll、电容器C8、发光二极管VLl-VL3、晶体管V3、V4、音频集成电路lC4、扬声器BL和继电器K2组成。
交流220V电压一路经T2降压、VD5-VD8整流、C4滤波及IC2稳压后，为IC3和Kl、K2等提供+l2V工作电压;另一路经Tl降压、VDl-VD4整流后加至红外光控电路。
RT1和RT2作为温度传感器件，分别用来检测环境温度和恒温箱内的温度。
调节RPl和RP2的阻值，可分别设定Nl和N2的起控温度。
在环境温度低于RPl的设定温度时，Nl输出低电平，V6处于截止状态，Kl不工作。此时若恒温箱内温度低于RP2的设定温度时，则N2输出高电平，V3导通，VM发出红外光，红外光敏晶体管V2受光照射后导通，便VT受触发导通，VDl-VD4整流后的直流电压经VT加至由ICl、Vl和CI-C3组成的稳压滤波电路稳压处理后，从Vl的发射极输出l2V直流电压。该电压经Kl的常闭触头加至半导体制冷器件上，使半导体制冷器件通电开始加热。当恒温箱内温度达到RP2的设定温度时，N2输出低电平，使V7、VL4、Vl、V2和VT均截止，半导体制冷器件断电停止加热。当恒温箱内温度再次降至设定温度以下时，VT和V1、V2等再次导通。如此往复循环，使恒温箱内温度恒定在设定的温度附近。
当环境温度高于RPl的设定温度时，Nl输出高电平，V6饱和导通，Kl通电吸合，其常闭触头断开，常开触头接通。当恒温箱内温度高于RP2的设定温度时，N2输出低电平，使V7导通，VL4发出红外光V2、VT和Vl导通，Vl发射极输出的+l2V电压经Kl的常开触头为半导体制冷器件提供工作电源，半导体制冷器开始制冷，使恒温箱内温度缓缓下降。当恒温箱内温度降至RP2的设定温度时，N2输出高电平，使V7、VM、V2、VT、V1均截止，半导体制冷器停止制冷。以上工作过程周而复始地进行，即可使恒温箱内温度保持恒定。
在温度检测与控制电路工作正常时，运算放大器N3和N4均输出低电平，V4处于截止状态，K2不吸合，IC4不工作，BL不发声，VLl和VL2不发光。当某种原因使恒温箱内温度失控 (超过上限温度或低于下限温度)时，N3或N4输出高电平，使VLl和VL2点亮，lC4通电工作，IC4输出的音频电信号经V3放大后，驱动BL发出报警声;同时V4导通，K2通电吸合，其常闭触头断开，将主电源切断，停止加热或制冷。
元器件选择
Rl-R9选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。
RTl和RT2均选用MF53-1型负温度系数热敏电阻器。
RPl和RP2均选用多圈线绕电位器;RP3和RP4均选用有机实心电位器。
Cl-C4和C7、C8均选用耐压值为16V的铝电解电容器;C5和C6选用独石电容器或涤纶电容器;C选用钽电解电容器。
VD5-VD9和VDl2均选用1N4007型硅整流二极管;VDlO、VDll和VDl3-VDl6均选用1N4148型硅开关二极管。
VLl-VL均选用φ5mm的普通发光二极管;VL4选用PH303型红外发光二极管。
ICl和IC2均选用LM7812型三端稳压集成电路;IC3选用LM324或D324型四运放集成电路;IC4选用KD9561型音效集成电路。
V2选用TLPI07型红外光敏晶体管;V3-V6均选用S8050型硅NPN晶体管;V7选用S9012或3CG9012型硅PNP晶体管。
T2选用5W、二次电压为13V的电源变压器。
Kl和K2均选用有两组控轴触头的l2V直流继电器。
半导体制冷器的工作电压为l2V，其功率应根据实际需求合理选用。
VD1-VD4、VT、V1和T1的工作电流与功率应根据半导体制冷器件的工作电流来合理选取。
HL选用l2V、O.2A的指示灯泡。
BL选用0.25W、8Ω的电动式扬声器。
电路工作原理
该医用恒温箱电路由电源电路、红外控制电路、温度检测控制电路和温度异常保护报警电路组成，如图9-42所示。
电源电路由电源开关S、电源变压器Tl、T2、整流二极管VDl-VD8、三端稳压集成电路IC2和滤波电容器C4-C7组成。
温度检测控制电路由热敏电阻器RTl、RT2、运算放大器集成电路IC3(NI-N4)内部的Nl、N2、电阻器R2、R6、电位器RPl、RP2、电容器C9、二极管VD14-VD16、晶体管V6和继电器K1组成。
红外光控电路由晶体管Vl、V5、V7、红外发光二极管VM、红外光敏晶体管V2、电阻器Rl、R3-R5、晶闸管VT、电容器Cl-C3、三端稳压集成电路ICl、指示灯HL和继电器Kl的控制触头Kl-l、Kl-2等组成。
温度异常保护报警电路由电位器RP3、RP4、IC3内部的运算放大器N3、N4、电阻器R7-R9、二极管VD9-VDll、电容器C8、发光二极管VLl-VL3、晶体管V3、V4、音频集成电路lC4、扬声器BL和继电器K2组成。
交流220V电压一路经T2降压、VD5-VD8整流、C4滤波及IC2稳压后，为IC3和Kl、K2等提供+l2V工作电压;另一路经Tl降压、VDl-VD4整流后加至红外光控电路。
RT1和RT2作为温度传感器件，分别用来检测环境温度和恒温箱内的温度。
调节RPl和RP2的阻值，可分别设定Nl和N2的起控温度。
在环境温度低于RPl的设定温度时，Nl输出低电平，V6处于截止状态，Kl不工作。此时若恒温箱内温度低于RP2的设定温度时，则N2输出高电平，V3导通，VM发出红外光，红外光敏晶体管V2受光照射后导通，便VT受触发导通，VDl-VD4整流后的直流电压经VT加至由ICl、Vl和CI-C3组成的稳压滤波电路稳压处理后，从Vl的发射极输出l2V直流电压。该电压经Kl的常闭触头加至半导体制冷器件上，使半导体制冷器件通电开始加热。当恒温箱内温度达到RP2的设定温度时，N2输出低电平，使V7、VL4、Vl、V2和VT均截止，半导体制冷器件断电停止加热。当恒温箱内温度再次降至设定温度以下时，VT和V1、V2等再次导通。如此往复循环，使恒温箱内温度恒定在设定的温度附近。
当环境温度高于RPl的设定温度时，Nl输出高电平，V6饱和导通，Kl通电吸合，其常闭触头断开，常开触头接通。当恒温箱内温度高于RP2的设定温度时，N2输出低电平，使V7导通，VL4发出红外光V2、VT和Vl导通，Vl发射极输出的+l2V电压经Kl的常开触头为半导体制冷器件提供工作电源，半导体制冷器开始制冷，使恒温箱内温度缓缓下降。当恒温箱内温度降至RP2的设定温度时，N2输出高电平，使V7、VM、V2、VT、V1均截止，半导体制冷器停止制冷。以上工作过程周而复始地进行，即可使恒温箱内温度保持恒定。
在温度检测与控制电路工作正常时，运算放大器N3和N4均输出低电平，V4处于截止状态，K2不吸合，IC4不工作，BL不发声，VLl和VL2不发光。当某种原因使恒温箱内温度失控 (超过上限温度或低于下限温度)时，N3或N4输出高电平，使VLl和VL2点亮，lC4通电工作，IC4输出的音频电信号经V3放大后，驱动BL发出报警声;同时V4导通，K2通电吸合，其常闭触头断开，将主电源切断，停止加热或制冷。
元器件选择
Rl-R9选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。
RTl和RT2均选用MF53-1型负温度系数热敏电阻器。
RPl和RP2均选用多圈线绕电位器;RP3和RP4均选用有机实心电位器。
Cl-C4和C7、C8均选用耐压值为16V的铝电解电容器;C5和C6选用独石电容器或涤纶电容器;C选用钽电解电容器。
VD5-VD9和VDl2均选用1N4007型硅整流二极管;VDlO、VDll和VDl3-VDl6均选用1N4148型硅开关二极管。
VLl-VL均选用φ5mm的普通发光二极管;VL4选用PH303型红外发光二极管。
ICl和IC2均选用LM7812型三端稳压集成电路;IC3选用LM324或D324型四运放集成电路;IC4选用KD9561型音效集成电路。
V2选用TLPI07型红外光敏晶体管;V3-V6均选用S8050型硅NPN晶体管;V7选用S9012或3CG9012型硅PNP晶体管。
T2选用5W、二次电压为13V的电源变压器。
Kl和K2均选用有两组控轴触头的l2V直流继电器。
半导体制冷器的工作电压为l2V，其功率应根据实际需求合理选用。
VD1-VD4、VT、V1和T1的工作电流与功率应根据半导体制冷器件的工作电流来合理选取。
HL选用l2V、O.2A的指示灯泡。
BL选用0.25W、8Ω的电动式扬声器。
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