温度控制电路：设计、构建与实际应用全解析
温度控制电路
控制应用提供大量项目创意。事实上，有合适电路可控制各种设备和器具。或许你需要答案的是：温度控制器电路能做什么？
温度控制器远不止开关恒温器。本文将指导你构建温度控制电路及其用途。
开始！
什么是温度控制设备？
顾名思义，温度控制设备基于温度控制加热器或其他设备，同时处理冷热暴露。
加热器
可设温度阈值，配置温度控制器开关连接其上的任何设备。这些设备在工业、家庭、医疗等应用中提供精准温控。如温度敏感设备孵化器，温度控制设备最合适。
温度控制开关如何工作？
温度控制开关按设定值(温度阈值)工作。通过测量环境条件或设备温度并与阈值比较。利用两值差值决定动作：判断设备需加热或制冷。计算完成后发送输出功率信号，执行必要变化。最终控制元件(加热器、风扇等)接收信号为连接设备制冷或加热。
以带加热器、热电偶、控制器的烤箱为例理解。控制器测量烤箱热电偶温度与设定阈值比较。计算加热器运行时长维持烤箱环境条件。
烤箱
来源：Wikimedia Commons
温度控制电路
可构建多种温度控制电路系统：
- 温控继电器电路
- 555 温度控制器电路
- Arduino 温控继电器
- 温控直流风扇
现在深入制作方法与原理。
温控继电器电路
简单易操作的温控电路。虽最易制作但不失实效，适合自动温控应用。
微型继电器
控制电路连接的继电器。利用 LM35DZ 单片温度传感器。温度超设定值继电器启动；低于则停止。
所需元件
- LM35DZ (IC1)
- TL431 (IC2)
- LM358 (IC3)
- D1-2: 1N4148 二极管 (2)
- D3-4: 1N400X 二极管 (2)
- 稳压二极管 (13V, 400mW)
- PNP 三极管 (Q1)
- 调节电位器: 2.2k 温度阈值
- 电阻 1-6 (10k, 4.7M, 1.2K, 1K, 1K, 33Ω)
- C1- 陶瓷/聚酯电容 (0.1 uF)
- C2- 电解电容 (470 uF 或 680 uF)
- 小型继电器
工作原理
LM35DZ 温度传感器是电路核心。基于摄氏度，用度-伏转换精准控制。输出电压随测温变化，最大温度 0°C(0V) 至 100°C(1000mV)。
R3(电阻)和 VR1(预设)负责电路 0V 至 1.62V 温度设定。运放降低参考电压防止 VR1 和 R3 过载。比较器比较 LM35DZ 输出电压与温度设定，决定继电器开关。
Arduino 温控继电器
此电路出色控制直流风扇继电器。趣味在于用 Arduino 板不限于风扇，可切换灯泡或其他电器。自动在达最高温限开启风扇/设备，低于则关闭。
所需：
- 温度传感器 (LM35)
- Arduino UNO
- 16x2 LCD (1)
- 9V 电池 (1)
- 继电器模块 (1)
- 杜邦线
- 9V/12V 直流风扇
必要步骤：
步骤一：连接硬件
按原理图连接所有硬件：
Arduino 与 LCD 连接
继电器连接
直流风扇连接
步骤二：软件部分
硬件搭建后，Arduino 草图软件部分：
Arduino 草图
来源：Arduino 截图
完成一个 Arduino 数字温度传感器。若风扇不转，检查 Arduino 和电池 GND 连接。上传代码后 LCD 无显示，调节 LCD 电位器直到响应。
温控直流风扇
区别于仅开关设备的 Arduino 项目，此电路控制直流风扇维持连接设备温度。
直流无刷风扇
同其他项目，核心温度超预设开启风扇，降低则关闭。全自动。
所需：
- 热敏电阻 (4.7k NTC)
- 电压比较器 (IC uA 741)
- 12V 无刷直流风扇 (1)
- VR (500K)
- 1N4007
- T1 (BD140)
- R1 (4.7K)
- R2 (47 Ω)
工作原理
电路用 NTC(负温度系数)热敏电阻，温升电阻降。温度正常风扇关。过热超最大温度点激活电路 T1。直流风扇开启降温。恢复正常自动关闭。可用电池或电源供电。
原理图助构建电路：
电路原理图
555 温度控制器电路
配合 555 IC 工作的是热敏电阻分压网络。
555 IC
此电路无需稳压电源。分压网络处理此任务。网络含可调电阻 (R3) 和热敏电阻 (R4、R5)。
工作原理
温度升降触发动作。温度下降激活受控加热器和定时周期。若定时周期结束前核心温度超阈值，电路关闭加热器。因冷暴露未达最高温度则加热器持续工作。
按原理图获取元件构建电路：
电路原理图
结语
温度控制电路是自动控温敏应用的绝佳方式，无需离开舒适区。可避免温度多重影响。电路易构建、无需昂贵元件、类似热传感器。
如何看待构建温度控制电路？需帮助请联系我们。
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