在電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，溫度和濕度的監(jiān)測與控制至關(guān)重要。利用特定芯片構(gòu)建的超限報(bào)警器能夠及時反饋環(huán)境狀態(tài)，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文將詳細(xì)介紹利用 LC179 構(gòu)成的溫度、濕度超限報(bào)警器電路圖及其工作原理。
CD4538 是一款精密單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，采用 DIP - 16 和 SMD - 16 兩種封裝形式。它具有性能穩(wěn)定、所需外圍元件少、邏輯功能強(qiáng)等顯著特點(diǎn)，并且芯片內(nèi)部集成了兩個獨(dú)立的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。正因如此，CD4538 被廣泛應(yīng)用于計(jì)數(shù)、分頻及溫度控制等眾多領(lǐng)域。以其構(gòu)成的輸液加溫控制器為例，當(dāng)液體溫度與人體體溫溫差過大時，該控制器能通過脈寬控溫方式對輸液器進(jìn)行加溫，有效減緩病人輸液時出現(xiàn)的疼痛、發(fā)冷等不適癥狀，具有安全、高效的優(yōu)勢。

電路結(jié)構(gòu)及主要元器件選擇

從電路圖可知，該輸液加溫控制器主要由電源電路、無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、溫控電路和晶閘管控制電路組成。

• 電源電路：由電源開關(guān) S、交流保險(xiǎn) FU、電源變壓器 T、整流橋堆 UR、濾波電容 C1、C7 和限流電阻 R6 等元件構(gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用中，S 通常選用 5A、250V 的電源開關(guān)；T 選用 5 - 10W、二次電壓為 15V 的電源變壓器；UR 選用 1A、50V 型整流橋堆。220V 交流電壓經(jīng)過降壓、整流和濾波處理后，一路為光電耦合器 VLC 內(nèi)部的發(fā)光二極管提供近 18V 直流電壓；另一路經(jīng) R6 限流及 C7 濾波后，為 IC1 和 IC2 提供工作電源。
• 無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器：由時基集成電路 IC1 及電阻器 R2、R3、電容器 C2、C3 等外圍元件組成。實(shí)際應(yīng)用時，IC1 常選用 NE555 型時基集成電路。
• 溫控電路：由精密單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 CD4538（IC2）及熱敏電阻器 RT、電位器 RP、電阻器 R4、R5、R7 - R9、電容器 C4 - C6、電子開關(guān) VD1、VD2 等外圍元件組成。其中，RT 常選用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器；RP 選用小型合成碳膜電位器；VD1 和 VD2 選用 IN4148 型硅開關(guān)二極管或 ZAK10 型鍺開關(guān)二極管。
• 晶閘管控制電路：由晶體管 VT、光電耦合器 VLC、雙向晶閘管 VS 及加熱器具 EH 組成。實(shí)際應(yīng)用中，VT 常選用 S9013 或 S8050 型硅 NPN 晶體管；VLC 選用 4N25 型光電耦合器；VS 選用 1A、100V 以上的雙向晶閘管；EH 選用 PTC 加熱器。

工作原理

電路通電后，無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器開始工作，NE555 第 3 腳輸出方波脈沖信號。該脈沖信號經(jīng) C4 和 R4 微分處理后，從 CD4538 第 4、12 腳輸入，觸發(fā)芯片內(nèi)部的兩個單穩(wěn)態(tài)電路，并進(jìn)行脈沖寬度比較。當(dāng) CD4538 第 6 腳和第 9 腳同時輸出高電平時，電子開關(guān) VD5、VD6 同時截止，使 VT 處于導(dǎo)通狀態(tài)，光電耦合器 VLC 內(nèi)部的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，光敏三極管導(dǎo)通，進(jìn)而使雙向晶閘管 VS 受觸發(fā)而導(dǎo)通，加熱器具 EH 開始通電加熱。隨著藥液溫度的上升，RT 的阻值開始下降。當(dāng)加熱溫度達(dá)到 RP 的設(shè)定溫度時，CD4538 第 6 腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑琕D5 導(dǎo)通，VT 和 VS、VLC 均截止，EH 停止加熱。當(dāng)藥液的溫度降至一定值時，CD4538 第 6 腳又輸出高電平，VD5 截止，VT 和 VS、VLC 又導(dǎo)通，EH 又開始加熱。