5.3　檢測控制電路

檢測控制電路的應(yīng)用十分廣泛，在很多電子產(chǎn)品中都設(shè)有檢測電路，其主要功能是對電路中的某種狀態(tài)進(jìn)行檢測和監(jiān)控，當(dāng)該檢測結(jié)果超出標(biāo)稱范圍時，其保護(hù)電路會采取相關(guān)措施，來終止電路的運行，從而保證電路、設(shè)備或人身安全。

5.3.1　檢測控制電路的結(jié)構(gòu)特點

在檢測電路中，根據(jù)檢測的方向不同，又可分為溫度檢測、濕度檢測、速度檢測、壓強檢測等。為實現(xiàn)上述檢測功能，通常需要一個傳感器件，來對電路中的某種狀態(tài)做出反應(yīng)，我們把該類檢測器件稱為傳感器（又稱變換器），其主要功能是將被測物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成為電量。在生產(chǎn)和生活中常見的傳感器有溫度傳感器、濕度傳感器、速度傳感器、壓強傳感器等等。

檢測控制電路的原理簡圖見圖5-22。

由圖5-22可知，在檢測控制電路中，當(dāng)檢測電路中的傳感器在對電路的某一狀態(tài)做出反應(yīng)后，其電壓或電流會隨之產(chǎn)生變化，控制電路會根據(jù)該電壓或電流的變化值，輸出控制信號來采取相應(yīng)的操作，從而實現(xiàn)電路或設(shè)備的控制。同時，在一些檢測電路中，還會設(shè)有專門的電源供電電路來為該電路提供工作電壓。

（1）電暖氣溫度控制電路的結(jié)構(gòu)特點與電路分析

電暖氣溫度控制電路是典型的控制保護(hù)電路，其可對電暖氣的溫度進(jìn)行檢測和控制，以防止當(dāng)溫度過高時，對人身及設(shè)備安全產(chǎn)生影響。

典型電暖氣溫度控制電路見圖5-23。

這是一個典型的電暖氣溫度檢測控制電路。

① 供電電路單元。供電電路單元主要是由交流輸入部分、電源開關(guān)K、降壓變壓器T、橋式整流電路（VD1～VD4）、電阻器R1、電源指示燈VD1、濾波電容器C1、穩(wěn)壓二極管VS1等部件組成的。

交流220V電壓經(jīng)變壓器T降壓、橋式整流電路整流、電容濾波、二極管穩(wěn)壓后產(chǎn)生12V的直流電壓，該電壓為整個檢測和控制電路提供工作所需的電壓。

② 檢測電路單元。在檢測電路單元，主要是采用負(fù)溫度系數(shù)（NTC）的熱敏電阻RT作為溫度傳感器，當(dāng)溫度升高時，熱敏電阻RT的電阻值將隨溫度的升高而減小；當(dāng)該電路測試到環(huán)境溫度較低時，熱敏電阻器RT的阻值變大。

③ 控制電路單元。在控制電路單元中，主要是由555集成電路IC（NE555）、電位器RP1～RP3、繼電器K、發(fā)光二極管VD2等部件組成的。

在電暖氣溫度檢測和控制電路中，其采用熱敏電阻RT為傳感部件，變壓器次級輸出經(jīng)橋式整流后變成直流電壓，該電壓經(jīng)電阻R1限流和VS1穩(wěn)壓后形成+12V電壓。+12V電壓經(jīng)熱敏電阻RT后為IC和兩組分壓電路供電，溫度變化會引起IC的②、⑥腳電壓變化，當(dāng)溫度降低時，②、⑥腳的電壓會降低，從而使IC ③腳輸出高電平，繼電器動作，接通電暖氣的交流220V電源。

當(dāng)該電路測試到環(huán)境溫度較低時，熱敏電阻器RT的阻值變大，集成電路IC的②、⑥腳電壓降低，由于時基電路內(nèi)部電路的變化使③腳輸出高電平，VD2點亮，繼電器K得電吸合，其常開觸頭K接通將電加熱器的工作電源接通，電暖氣開始加熱，使環(huán)境溫度升高；同樣，當(dāng)環(huán)境溫度升高的一定溫度時，RT的阻值變小，集成電路IC的②、⑥腳電壓升高，③腳輸出變?yōu)榈碗娖剑琕D2熄滅，繼電器K釋放，其常開觸頭K斷開將電加熱器的工作電源切斷，加熱器停止工作，維持室內(nèi)溫度，這樣可以通過檢測室內(nèi)溫度自動控制電暖氣的工作，使室內(nèi)溫度始終保持在舒適的狀態(tài)。

（2）典型噴灌控制器電路的結(jié)構(gòu)特點與電路分析

噴灌控制器主要用于農(nóng)業(yè)的種植生產(chǎn)，其主要功能是對土壤中的濕度進(jìn)行檢測，根據(jù)土壤的干濕程度來控制噴灌的啟動與停止。

典型噴灌控制器電路見圖5-24。

① 供電電路單元。該電路主要是由交流輸入部分、變壓器T、橋式整流電路（VD1～VD4）、濾波電容器C1等部件組成的。

交流220V電壓經(jīng)變壓器T變壓、橋式整流電路整流、電容濾波后將交流電壓變?yōu)橹绷麟妷海撾妷簩檎麄€檢測電路和直流電動機控制電路進(jìn)行供電。

② 檢測電路單元。在檢測電路單元中，插入土壤中的兩個探頭為濕度傳感器，其電阻值會根據(jù)土壤濕度的變化而變化，當(dāng)濕度過大時，其阻值變小；反之當(dāng)土壤濕度較為干燥時，其阻值增大。在該檢測電路中其主要用于檢測土壤中的濕度情況，當(dāng)噴灌設(shè)備工作一段時間后，土壤濕度達(dá)到適合農(nóng)作物生長的條件。

③ 控制電路單元。控制電路單元主要是由晶體管VT1、VT2、VT3、繼電器線圈K1、繼電器常開觸點K1-2、直流電機等部件組成的。

在電路中，直流電動機M用于帶動噴灌設(shè)備動作。當(dāng)噴灌設(shè)備工作一段時間后，土壤濕度達(dá)到適合農(nóng)作物生長的條件，此時濕度傳感器的電阻值變小，此時VT1導(dǎo)通，并為VT2基極提供工作電壓，VT2也導(dǎo)通。VT2導(dǎo)通后直接將VT3基極和發(fā)射極短路，因此VT3截止，從而使繼電器線圈K1失電斷開，并帶動其常開觸點K1-2 恢復(fù)常開狀態(tài)，直流電動機斷電停止工作，噴灌設(shè)備停止噴水。

當(dāng)土壤濕度變干燥時，濕度傳感器之間的電阻值增大，導(dǎo)致VT1基極電位較低，此時VT1截止，VT2截止，VT3的基極由R4提供電流而導(dǎo)通，繼電器線圈K1得電吸合，并帶動常開觸點K1-2閉合，直流電機接通電源，開始工作。

5.3.2　檢測控制電路的分析實例

檢測控制電路的種類多種多樣，不同的使用場合、不同的環(huán)境因素、不同的用途，使得檢測控制電路的結(jié)構(gòu)原理也略有不同。

下面，我們以實際的檢測控制電路為例，來介紹一下該類電路的具體識圖方法。

（1）光控照明燈電路的分析實例

光控照明燈電路適用于路燈、門燈、走廊照明燈等場合。在白天，電路中燈泡不亮；當(dāng)光照較弱時，燈泡可自動點亮。

采用光敏傳感器（光敏電阻）的光控照明燈電路見圖5-25。

該電路主要是由光敏電阻RG、電位器RP、非門集成電路IC1、時基集成電路IC2、二極管VD1、VD2、繼電器線圈KA、繼電器常開觸點KA-1、燈泡L等部分組成的。

當(dāng)白天光照較強時，光敏電阻器RG的阻值較小，則IC1輸入端為低電平，輸出為高電平，此時VD1導(dǎo)通，IC2的②、⑥腳為高電平，③腳輸出低電平，發(fā)光二極管VD2亮，但繼電器線圈KA不吸合，燈泡Ｌ不亮。

當(dāng)光線較弱時，RG的電阻值變大，此時IC1輸入端電壓變?yōu)楦唠娖剑敵龅碗娖剑筕D1截止；此時，電容器C1在外接直流電源的作用下開始充電，使IC2的②、⑥腳電位逐漸降低，③腳輸出高電平，使繼電器線圈KA吸合，帶動常開觸點KA-1閉合，燈泡L接通電源，點亮。

（2）自動應(yīng)急燈電路的分析實例

在白天光線充足時，自動應(yīng)急燈電路不工作，當(dāng)夜間光線較低時，自動應(yīng)急燈電路能自動點亮。

采用電子開關(guān)集成電路的自動應(yīng)急燈電路見圖5-26。

該電路主要是由光敏二極管VSL、三極管VT1、開關(guān)S、電子開關(guān)集成電路IC（TWH8778）、電池、燈泡EL等部件組成的。

采用光敏二極管VSL為傳感器件，在白天或光線強度較高時，光敏二極管VSL電阻值較小，晶體管VT1處于截止?fàn)顟B(tài)，后級電路不動作，燈泡EL不亮；當(dāng)?shù)揭归g光線變暗時，VSL電阻值變大，使晶體管VT1基極獲得足夠促使其導(dǎo)通的電壓值，當(dāng)晶體管VT1導(dǎo)通后，后級電路開始進(jìn)入工作狀態(tài)，電子開關(guān)集成電路IC內(nèi)部的電子開關(guān)接通，使4.8V的供電電壓到達(dá)燈泡EL，使燈泡EL點亮。

（3）小功率電暖氣控制電路的分析實例

小功率電暖氣控制電路是一種典型的溫度檢測控制電路，其采用熱敏電阻作為主要的傳感器件。小功率電暖氣控制電路見圖5-27。

該電路主要是由整流二極管VD1、VD2、濾波電容器C2、穩(wěn)壓二極管VS、熱敏電阻器RT、電位器RP、電壓檢測電路IC、電加熱器及外圍相關(guān)元件構(gòu)成的。

交流220V電壓經(jīng)R1、C1降壓后，由VD1、VD2進(jìn)行倍壓整流，將交流電壓變成直流電壓，經(jīng)C2濾波和VS穩(wěn)壓后輸出直流負(fù)壓。電源供電電路輸出直流電壓分為兩路：一路作為IC的輸入直流電壓；另一路經(jīng)RT、R3和RP分壓后，為IC提供檢測電壓。當(dāng)環(huán)境溫度較低時，RT的阻值較大，IC的檢測端分壓較高，使IC導(dǎo)通，二極管VD3點亮，VT受觸發(fā)而導(dǎo)通，電加熱器通電開始升溫。當(dāng)溫度上升到一定溫度后，RT的阻值隨溫度的升高而降低，使集成電路的檢查端電壓降低，VD3熄滅、VT關(guān)斷，EH斷電停止加熱。