电子温控器

电子温控器

电子式温度控制器

电子式温度控制器（电阻式）是采用电阻感温的方法来测量的，一般采用白金丝、铜丝、钨丝以及半导体（热敏电阻等）为测温电阻，这些电阻各有其优确点。家用空调的传感器大都是以热敏电阻式。

热敏电阻式温控器是根据惠斯登电桥原理制成的，是惠斯登电桥。在BD两端接上电源E，根据基尔霍夫定律，当电桥的电阻R1×R4=R2×R3时，A与C两点的电位相等，输出端A与C之间没有电流流过，热敏电阻的阻抗R1的大小随周围温度的上升或下降而改变，使平衡受到破坏，AC之间有输出电流。因此，在构成温控器时，可以很容易地通过选择适当的热敏电阻来改变温度调节范围和工作温度。

温控器分类

以温控器制造原理来分，温控器分为：

一.突跳式温控器：各种突跳式温控器的型号统称KSD，常见的如

KSD301,KSD302等，该温控器是双金属片温控器的新型产品，主要作为各种电热产品具过热保护时，通常与热熔断器串接使用，突跳式温控器作为一级保护。热熔断器则在突跳式温控器失娄或失效导致电热元件超温时，作为二级保护自，有效地防止烧坏电热元件以及由此而引起的火灾事故。

二,液涨式温控器：是当被控制对象的温度发生变化时使温控器感温部内的物质（一般是液体）产生相应的热胀冷缩的物理现象（体积变化），与感温部连通一起的膜盒产生膨胀或收缩。以杠杆原理，带动开关通断动作，达到恒温目的液胀式温控器具有控温准确，稳定可靠，开停温差小，控制温控调节范围大，过载电流大等性能特点。液涨式温控器主要用于家电行业，电热设备，制冷行业等温度控制场合用。

三，压力式温控器，改温控器通过密闭的内充感温工质的温包和毛细管，把被控温度的变化转变为空间压力或容积的变化，达到温度设定值时，通过弹性元件和快速瞬动机构，自动关闭触头，以达到自动控制温度的目的。它由感温部、温度设定主体部、执行开闭的微动开关或自动风门等三部分组成。压力式温控器适用于制冷器具（如电冰箱冰柜等）和制热器等场合。

以上几种是常见的机械式温控器。

四，电子式温控器，电子式温度控制器（电阻式）是采用电阻感温的方法来测量的，一般采用白金丝、铜丝、钨丝以及热敏电阻等作为测温电阻，这些电阻各有其优确点。一般家用空调大都使用热敏电阻式。电子式温度控制器具有稳定，体积小的优点，现在在越来越多的领域中得到使用。——压力式温控

既然根据金属热胀冷缩的原理，可以设计出双金属温度开关，人们不禁要问那么能不能利用其他物体的这种特性来做成温度开关呢？回答是肯定的，压力式温控开关就是利用了气体受热膨胀，压力增大来实现开关的功能的。

压力温控开关在工业领域应用很广，主要是因为它的输出力比较大，而且不用电源，完全是气体，符合本征安全的要求。但是由于其体积比较大，所以不适合于一般的小家电，家用一般用于冰箱和空调。

一般的冰箱就是利用压力温度开关来维持冰箱的恒定温度的。下面我们通过介绍它，来说明一般的压力温控开关的工作原理。

——冰箱温控器的工作原理

温度调节旋钮和凸轮是用来设定冰箱平均温度的。在封闭的温包中装有气液共存的“湿饱和蒸汽”，一般是制冷剂磠甲烷或氟里昂，因为它们的沸点比较低，受热容易气化和膨胀。通过毛细管，温包和膜盒相连，这个膜盒是用特殊材料做成的，极具弹性。开始杠杆一端的电触点没有闭合，当温度升高时，温包内的饱和蒸汽，受热膨胀，压力增大，通过毛细管的传压，使得膜盒也胀大起来。从而推动杠杆克服弹簧的拉力产生的力矩逆时针转动，当温度达到一定程度时，触点闭合，冰箱压缩机开始工作，进行制冷。当温度降低时，饱和气体收缩，压力降低，触点断开，停止制冷。如此循环，把冰箱温度恒定在一定范围之内而且节省了电能。

其实这种控制的精度也不高，现在市场上高档的冰箱和空调一般利用变频调节。但是由于价格便宜，原理简单，老式的调节方式还是很受欢迎的。

——热敏铁氧体温控

在家用电饭煲中有两种温度开关，一种就是前面提到的，双金属温度开关，它可以不停地通断，用来对煮熟的米饭进行保温，还有一种温度开关是用“热敏铁氧体”做成的，它能实现只接通一次，可以使电饭煲煮饭温度高于一百多度后断开，不再接通。因为米汤煮沸后，焖锅一阵子就可以，过多通断反而会把饭煮糊。有类似的温度控制要求的场合也很多，都可以利用“热敏铁氧体”温度开关来实现。

所谓“热敏铁氧体”是一种化学物质，类似于磁棒，对温度很敏感，在一定温度下能被磁铁吸引，而高过一定温度就对磁性不敏感了，这个温度可以由改变其组成的化学成分的比例而改变，所以温度设定十分方便。在电饭煲中，这个温度一般设定为略高于一百度。如下图所示，开始煮饭时，我们将按钮压下，通过杠杆，热敏铁氧体和磁铁结合在一起，由于弹簧的作用力，电节点闭合，开始煮饭，热敏铁氧体通过与锅底接触其温度也升高，当温度升高到一百多度时，其和磁铁之间的吸引力消失，压着杠杆往下掉，作用于下面的金属片，把电节点断开，煮饭结束，进入保温阶段。以后的温度控制就交给双金属温度开关了，因为一来，米饭保温不会有这么高的温度，二来即使温度够恢复了磁性，还是难以克服其本身的重力的。

电饭煲煮饭温度开关

当然我们从上边的原理分析可以看出，如果要它实现多次通断也是很方便的，但是不免有点“大材小用”的感觉。

电饭煲煮饭温度开关

直线膨胀一点点，弯曲变形真明显

——双金属温控

在日常生活中，温度开关可能是人们接触最多也是最简单的控制元件了，所谓温度开关就是根据所要控制的对象的温度来决定通断的开关，我们在很多小家电中经常能看到它的身影。根据其动作原理不同我们可以将它分为双金属式，压力式和热敏铁氧体式几种，我们将对它们进行逐一介绍。这里先介绍双金属温度开关。

各种金属都有热胀冷缩的特性，而不同金属随着温度变化的膨胀系数不一样，双金属温度开关就是根据这个原理来工作的。在下面的动画中，我们可以看

到双金属片是怎样控制电路通断的。

动画的解释如下：双金属片由上面的“高锰合金”和下面的“殷钢”组成。前者的膨胀系数是后者的好几十倍，分别称为“主动层”和“被动层”，在正常温度下图中的弹簧片的触点和主动层的触点是接触的，整个电路处在接通状态。温度升高时，主动层膨胀的比被动层多，双金属片向下弯曲，温度升高到一定程度时，电路断开。冷却到一定程度双金属片伸直，电路接通。反之，我们同样可以解释温度降低的情况。图中的调温旋钮是来调节通断时的平均温度的。

这种温度开关的特点是简单便宜，但是精度不高，电熨斗，电暖瓶和电烘箱中的温度开关就是这个原理。除了设计温度开关外，根据同样的原理，人们还可以设计出双金属温度计。荧光灯中的起辉器也是借助这个方法来实现电路通断为整流器产生瞬间高压的。这种开关还有动作时间慢的缺点，只适合于小电流设备，因为电流大的场合开关的过慢动作会形成电火花，影响触点的功能。人们想出了其他办法来加快开关动作速度。一种是在触点旁安放磁铁，使得触点难以断开而易于闭合。还有一种方法就是把双金属片设计成蝶形的，触点要动作必须克服其内部应力，产生快速变形，从而实现快速通断。但是速动开关也有缺点，就是延时太大，控制不够及时，就会大大影响控制效果。所以我们要根据不同的控制要求来加以选择。

一、热水炉的特点

电热水炉的炉体与电源分体结构，烧水时接通电源，水沸时自动断电，操作

安全。采用大功率加热，加热速度快，烧开一壶水只需4～5分钟，具有自动控温，水开后自动断电功能，并设置防干烧、超温双重保护。

二、电热水炉发热器的基本结构图

电热水炉结构如图1所示，主要由炉体、电源连接器、发热器、蒸汽感应控制器和防干烧温控器等零部件组成。

l、炉体装水容量1．8L用耐高温塑料制成。按炉盖按钮，可以打开壶盖。水

位窗印有最低水位MIN、最高水位若MAX，注水多少一目了然。提手上端装有指示灯，亮红光表示通电加热．熄灭表示水已烧开。提手下端装有开／关按键，按下按键自动烧水，水烧开后，按键自动复位。

2．电源连接器由接电底板、接电插

座和电源线等组成。炉体插入接电插

座自动通电，拿起炉体自动断电，使

用安全。

2．电源连接器由接电底板、接电插座

和电源线等组成。炉体插入接电插座自动通电，拿起炉体自动断电，使用安全。3，发热器是烧水热源，其结构如图2所示。它主要由不锈钢电热管、连接端盖、底座和接电插头等组成。发热器功率1500W，用Φ8mm不锈钢电热管制成，两引脚通过底座的触点与接电插头连接，同时电热管的中点(即发热温度最高点)与连接端盖焊成一体，用于防干烧传递热量。发热器底座内部装置防干烧温控器，上方装置蒸汽感应控制器。发热器自成电源回路。

4，蒸汽感应控制器其作用是水烧开后自动断电，结构如图3所示。它主要由热双金属片、动静触点、弹簧片、摆动架和按键等组成。蒸汽感应控制器装在发

热器插口上，感温部分正对蒸汽管。

热双金属片(型号：ISC-108SP)由热膨

胀系数不同的两种金属片轧制成片

状，其中一片膨胀系数较大，而另一

片较小。控制器末按下按键时(如图

3a)，摆动架的触杆压住动触片，动静

触点呈断开状态。按下按键后(如图

3b)，摆动架动作，热双金属片受压通

过支点1往右摆，与此同时，触杆离

开动触片，动静触点呈闭合状态，接

通电源，发热器发热。热双金属片感

温后，热膨胀系数大的伸长多，使双

金属片向热膨胀系数小的那面弯曲．如图3b的弧形虚线所示。当水烧开时，大量蒸汽经蒸汽管冲到热双金属片，弯曲度达到最大极

长多，使双金属片向热膨胀系数小的那面弯曲．如图3b的弧形虚线所示。当水烧开时，大量蒸汽经蒸汽管冲到热双金属片，弯曲度达到最大极限而产生作用力F，热双金属片闪动复位，带动摆动架、按键动作，动静触点断开。

5·防干烧温控器防干烧温控器设计得很巧妙，安装在发热器的底座内，其剖面结构如图4所示。它主要由凸半球形热双金属片、触杆、动静触点、支架等组成。防干烧温控器凸半球形热双金属片与电热管连接端盖凹半球形吻合，能很好地传递电热管热量。若水壶无水时接通电源，电热管立即高热，热量通过连接端盖传给热双金属片而反向变形，如图中弧形虚线，触杆顶开动触片，动静触点断开而切断电源。当电热管冷却至常温时，热双金属片恢复原态，动静触点闭合。

三、防干烧温控器结构

图

电热水炉电路原理

电热水炉电路较简单，除指示

灯电路外，一般不用导线而采用

接片、触点连接电路，如图5所

示。XP是带接地的三极电源插

头，XB是电源连接器，S是开

／关按键，STl是蒸汽感应控制器，ST2是防干烧温控器，R是降压电阻，HL是加热指示灯，EH是电热管。接通220V交流电源，按下S，HL亮红光，EH开始升温。约加热5分钟，水烧开沸腾，产生大量蒸汽冲入蒸汽管，STl感温而断开，切断电源，HL熄灭，EH停止加热。 STl一经断开就不能自动复位，水温降低后，若要再加热须重按S。

若炉内无水通电，约经25秒钟，ST2自动断开电源，防止烧坏电热管。冷却后注水，电热水壶恢复正常。

该装置的电路工作原理见图8。先在电水壶上用环氧树脂沾牢一只片状正温度系数的开关型热敏电阻RQ。将RQ的两端接到LSE的①、②脚，将水壶插入电源插座CZO中，揿下电源开关S，此时由于电水壶中的水温较低，RQ的阻值较小（＜50K），故LSE的④脚输出高电平，继电器J立即吸合，常开触点j闭合，电水壶通电工作。松开手后，继电器J触点自保。一旦水沸腾（100℃），RQ的阻值阶跃上升，远大于50K，相当于LSE的①、②脚回路断开，故LSE的④脚输出低电平，J释放，其触点j断开，彻底切断了电水壶的电源，使主人烧水后外出无后顾之忧。其中RQ应选用正温度系数的开关型热敏电阻，其居里点为100℃。

先在电水壶上用环氧树脂沾牢一只片状正温度系数的开关型热敏电阻RQ。将RQ的两端接到LSE的①、②脚，将水壶插入电源插座CZO中，揿下电源开关S，此时由于电水壶中的水温较低，RQ的阻值较小（＜50K），故LSE的④脚输出高电平，继电器J立即吸合，常开触点j闭合，电水壶通电工作。松开手后，继电器J触点自保。一旦水沸腾（100℃），RQ的阻值阶跃上升，远大于50K，相当于LSE的①、②脚回路断开，故LSE的④脚输出低电平，J释放，其触点j断开，彻底切断了电水壶的电源，使主人烧水后外出无后顾之忧。其中RQ应选用正温度系数的开关型热敏电阻，其居里点为100℃。

逆变器中的振荡电路的电源通断，从而实现自动开机与关机，达到节能的目的.

Ⅰ系列负载传感器的应用原理接线图如图1(a)、(b)所示。在负载传感器LSE的①、②脚间串接一只负载RL（不需加上电压），在LSE的③脚加上直流电压（DC6－15V），LSE的⑤脚接地，闭合开关S，此时LSE的④脚上有电流输出。另外，还可以在LSE的①、②脚间串入负载RL，并接入小于2500V的交流或直流电路中，闭合开关S，此时LSE的④脚上有电流输出，三极管VT截止，继电器J处于释放状态。断开开关S，此时LSE的④脚输出低电平，三极管VT导通，继电器J励磁吸合。

I系列负载传感器共有5只引脚：①、②脚为回路通断检测端；可串接于0－2500V交直流电路中。③脚为电源正极端；使用6－15V 的直流电源。④脚为输出端；厂家推荐参数最大为50mA。（经实测随着③脚电压的升高，④脚的输出电流最大可达80mA）。⑤脚为接地端。该传感器的动作灵敏度为50K（即负载RL的内阻小于50K时

I系列LSE应用工作原理

负载传感器（简称LSE）是专门用于监测电源设备输出端负载接通与断开的敏感器件，国内的生产厂家目前已研制开发了三个系列的负载传感器产品，即Ⅰ系列通用型（厂家的设计思想是专门用于逆变器中作空耗节能传器）；Ⅱ系列是专门用于调压器设备的；Ⅲ系列是直流负载传感器（厂家的设计思想主要用于录音机中作节能与保护用的传感器）。

I系列LSE应用原理

系列负载传感器属通用型器件，可应用于任何变电装置上，由于工作时需要一组直流电源，所以用在有直流电源的逆变器上最为方便，它可以直接用该直流电源。基本功能是利用负载传感器直.接控制逆变器中的振荡电路的电源通断，从而实现自动开机与关机，达到节能的目的.

①器件所标参数均为额定值，不宜超过额定数值使用，否则不能保证器件的安全。

②负载传感器LSE的输出端④脚不能对地短路。

③输出端④脚如果直接驱动负载，当负载电流大于50mA时，可以用三极管将电流放大后驱动负载工作，但所用三极管的基极必须串接限流电阻，否则有可能使三极管损坏。

④在焊接LSE的引脚时，其温度应控制在260℃以下，焊接操作时间不大于6s为好。

⑤在强电磁脉冲干扰的场合下使用时，为了增强电路的可靠性，可以在LSE的②、⑤脚间接上一只0.22uF的电容器或并接一只可调电阻。

电炉丝的分类

主要包括铁铬铝合金电炉丝和镍铬合金电炉丝两大类。前者属铁素体组织的合金材料，后者属奥氏体组织的合金材料。此外，还有一些特殊用途的电热合金丝如钨丝、钼丝等。

电炉丝的特点

铁铬铝电炉丝电热合金材料的特点是：

①使用温度高，如HRE铁铬铝合金丝在大气中的最高使用温度可达1400℃；

②使用寿命长；

③允许的表面负荷大；

④抗氧化性能好，其氧化后生成AI2O3膜具有良好的抗化性和高电阻率；

⑤比重小于镍铬合金；

⑥电阻率高；

⑦抗硫性好；

⑧价格明显低于镍铬合金；

⑨缺点是随着温度升高，表现有塑性，高温下的强度低。

镍铬电炉丝的特点是：

①高温下的强度高；

②长期使用后再冷下来，材料不会变脆；

③充分氧化后的镍铭合金其辐射率比铁铬铝合金高；

④无磁性；

⑤除硫气氛外，有较好的耐腐蚀性。

合金电炉丝的缺点

合金电炉丝是用途最广泛、用量最大的发热材料。它的缺点是工作状态下自身处于很高的温度下（炽热状态），在空气中容易发生氧化反应而烧断；从电热能量转换方面来分析，由于产生部分可见光而使能量损耗；电炉丝往往以螺旋状态使用，通电时会产生感抗效应

铁铬铝高电阻电热合金具有电阻率高、电阻温度系数小、使用温度高的特点。在高温下耐腐蚀性好，尤其适合在含有硫和硫化物气氛中使用，且价格低廉，是工业电炉、家用电器、远红外装置中理想的发热材料。

电炉丝设计参数

铁铬铬高电阻电热合金具有电阻率高、电阻温度系数小、使用温度高的特点。在高温下耐腐蚀性好，尤其适合在含有硫和硫化物气氛中使用，且价格低廉，是工业电炉、家用电器、远红外装置中理想的发热材料。

铁铬铝主要技术参数：