噪声式水温控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种噪声式水温控制电路，其利用噪声信号Un来实现对水温的自动控制。该噪声式水温控制电路由容器AV、接地电极AE、传感电极AK、耦合电容C3、放大单元20、检波单元30、温度设定单元40、执行单元50及直流电源10组成；所述的传感电极AK、耦合电容C3、放大单元20、检波单元30、温度设定单元40、执行单元50依次相连接；所述的接地电极AE、放大单元20、检波单元30、温度设定单元40、执行单元50均接线路地；所述的直流电源10为所述的放大单元20、执行单元50提供直流电压Uc；所述的直流电压Uc的负极与线路地相连接。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种水温控制装置，尤其涉及ー种利用水中的噪声信号对水温进行自动控制的“噪声式水温控制电路”。
技术介绍
检测水温、控制水温，是人们在生活和生产中最常见的技术手段之一。大功率广播发射机、雷达发射机的水冷却系统，饮水机、热水器、内燃机(例如汽车发动机)的冷却水等，都要采用检测水温、控制水温的技术手段。检测水温或控制水温,必须用温度传感器(Temperature sensor)。由于温度检测 的普遍性，温度传感器的使用量在各种传感器中高居首位。高档设备例如雷达发射机的水冷却系统，常用下列类型的温度传感器热敏电阻温度传感器例如MF53-1、钼电阻PtlOO温度传感器、集成模拟温度传感器例如AD590、集成数字温度传感器例如MAX6575 ;简易的设备例如饮水机则普遍采用突跳式双金属片(例如KSD301)作温度传感器。上述的温度传感器，精度均可满足所在设备的控制要求，但普遍存在下列重大的技术缺陷热惯性大、响应时间长！所述的MF53-1、PtlOO, AD590、MAX6575等温度传感器，为了传感水温，必须在原有封装(例如MF53-1原有封装与普通电阻器近似、AD590则与三极管外形相同)的基础上进行再封装，再封装形式一般为外壳用金属材料，壳内填充绝缘材料例如环氧树脂。众所周知，绝缘材料是热的不良导体，由于绝缘材料的隔热作用，就使所述的温度传感器“热惯性大、响应时间长”(以下简称热时间常数)。温度传感器“热惯性大、热时间常数长”的缺陷，在许多场合会影响其所在设备的性能。例如，在固态雷达发射机中，功率晶体管的结温每増加10°c，其可靠性就将下降60 %。饮水机普遍采用的突跳式双金属片(例如KSD301)，是贴在饮水机加热容器壁上的，其感温的时间则更长。近年来逐步使用的红外测温传感器的热惯性几乎为零，但无论诸如雷达冷却水还是诸如饮水机中的水都是密闭于容器(或管道)中，红外测温传感器只能测盛水容器的壁温，而水温传导至容器壁需要传导时间，同时容器壁会散热而不能真实反映容器内的水温，因此，即使用价格昂贵的红外测温传感器也不能根本性地解决“热惯性大、热时间常数长”的问题。针对现有技术存在的缺陷，本技术要迖到的目标是利用水中的噪声信号的特性，设计ー种可以检测即时温度并对水温进行即时自动控制的“噪声式水温控制电路”。
技术实现思路
众所周知，除纯净水以外的水，例如自来水、江河水、エ业或生活污水都是具有一定导电能力的物质(雷达发射机的冷却水，虽然是经净化处理，电阻率较高，但不是“纯净水”仍有一定的导电能力)，其含有离子、水合电子(hydratedelecctron或eaq)等多种带电微粒。这些带电微粒受热、光、电磁场等作用，会产生热噪声、散弹噪声、闪烁噪声等多种噪声。根据《概率论》和热力学统计理论等方法可以证明，水中的噪声是功率频谱密度均匀、与频率无关的白噪声，其电压均方值为Un2=4KTRB......................................................... (I)(I)式中K为波尔兹曼常数1. 38X 10_23焦耳/度(绝对温度)；T为水的温度，以绝对温度计量；R为水的等效电阻；B为测试设备的通频带。(I)式表明，所述的水中存在数值为Un的噪声电压，并且，该噪声电压Un的均方值Un2与水温T (绝对温度)成正比。用示波器则可直观地显示该噪声电压Un，图I是上海地区自来水在室温为32°C时的噪声波形图。所述的噪声电压Un (以下称噪声信号Un)的特征是I、与水温同步变化，其均方值Un2与水温T (绝对温度)成正比；2、无热惯性，热时间常数(热响应时间)为零；3、若用作控制信号，则可实现对水温的“即时控制”。本技术就是ー种利用所述的噪声信号Un来实现对水温自动控制的电路。本技术由容器(或管道)AV、接地电极AE、传感电极AK、耦合电容C3、放大单元20、检波单元30、温度设定单元40、执行单元50及直流电源10组成；所述的传感电极AK、耦合电容C3、放大单元20、检波单元30、温度设定单元40、执行单元50依次相连接；所述的接地电极AE、放大单元20、检波单元30、温度设定单元40、执行单元50均接线路地；所述的直流电源10为所述的放大单元20、执行单元50提供直流电压Uc ;所述的直流电压Uc的负极与线路地相连接。所述的容器AV若采用金属制作并将其接线路地，则所述的接地电极AE可以省略；所述的传感电极AK从容器AV的水中获取与水温同步变化的无热惯性的噪声信号Un,该噪声信号Un作为系统的(以下称本技术为“系统”)控制信号对水温实行即时自动控制。所述的噪声信号Un经耦合电容C3耦合、放大单元20放大、检波单元30检波、温度设定单元40设定极限温度后送至执行单元50 ；所述的温度设定单元40按下述程序设定极限温度下限温度Tmin:置所述的容器AV中的水温为需要的下限温度Tmin，调整所述的温度设定单元40中的第二电位器RP2使所述的执行单元50中的集成电路ICl第2脚上的电压为下限电压U20 ；上限温度Tmax :置容器AV中的水温为需要的上限温度Tmax，调整所述的温度设定単元40中的第六电位器RP6使所述的集成电路ICl第6脚上的电压为上限电压U60 ；所述的执行単元50则按以下步骤自动控制水温当水温T低于下极限温度Tmin即T < Tmin时，所述的集成电路ICl的2脚上的电压U2低于下限电压即U2 <U20，其3脚输出的电压U3为高电平，执行单元50中的继电器J得电；当水温T高于上限温度Tmax即T > Tmax时，所述的集成电路ICl的6脚上的电压U6高于上限电压即U6>U60，其3脚输出的电压U3为低电平，所述的继电器J失电。所述的继电器J则通过其之动断触点DD或动合触点DH控制系统的负载RL与AC220V接通或断开所述的负载RL若为水的加热器(制热器件)，则所述的继电器J得电时，其与AC220V接通，水得热升温；继电器J失电时，其与AC220V断开，水开始保温；所述的负载RL若为水的制冷设备(制冷器件)，则所述的继电器J失电时，其与 AC220V接通，水获冷降温；继电器J得电时，其与AC220V断开，水开始保温。周而复始，本技术就自动地即时地控制所述的容器(或管道)AV中的水温T在下限温度Tmin和上限温度Tmax之间，即控制水温T在Tmin < T < Tmax的范围内。应用本技术可以取得以下有益效果I、简单廉价。本技术的传感结构极为简单、廉价，只须在容器(或管道)AV中设置传感电极AK、接地电极AE即可。如果容器(或管道)AV为金属制作，则接地电极AE可以省略，只须将容器(或管道)AV与线路接地线连接。2、即时控制。本技术的控制信号为传感电极AK获取的水中噪声信号Un，如前所述，该噪声信号Un与水温T直接相关联，水温T上升或下降、噪声信号Un便随之上升或下降，两者之间不存在热惯性。或说本技术的传感结构的热时间常数一0，堪称“理想”的温度传感器。因此，本技术可对相关设备(例如大功率广播发射机的水冷却系统)的水温实现无热惯性的“即时控制”。这种无热惯性的“即时控制”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种噪声式水温控制电路，其包括容器AV、接地电极AE、传感电极AK、耦合电容C3、放大单元20、检波单元30、温度设定单元40、执行单元50及直流电源10 ； 其中，所述的传感电极AK、耦合电容C3、放大单元20、检波单元30、温度设定单元40、执行单元50依次相连接；所述的接地电极AE、放大单元20、检波单元30、温度设定单元40、执行单元50均接线路地；所述的直流电源10为所述的放大单元20、执行单元50提供直流电压Uc ;所述的直流电压Uc的负极与线路地相连接。2.如权利要求I所述的噪声式水温控制电路，其中， 所述直流电源10由依此并联连接的变压器T、整流桥BR、第一电容Cl、第二电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪孟金，
申请(专利权)人：宁波市镇海华泰电器厂，
类型：实用新型
国别省市：