自制簡易的水族箱溫控器

水族箱溫控器主要用于夏天水族箱散熱風扇和電子制冷溫控，控溫的范圍設計為23～29℃，實測溫精度小于正負0.5℃，很適合DIY水族散熱風扇和電子冷水機的朋友制作參考。由于電路很簡單，相信稍為有電子制作經驗的朋友都能按圖順利制作。溫控驅動執行電路設計了兩種供選擇，分別是用N溝道功率MOSFET管和繼電器，電路分別如上圖和下圖所示，可根據實際需要選擇制作。

一、工作原理

兩款電路不同之處，僅在驅動執行電路部分，工作原理基本一樣?，F以功率MOSFET管那款作原理介紹。電路主要由溫度傳感器RT1、測溫橋路、帶滯后的電壓比較器、工作指示及驅動電路等部分組成。溫度傳感器RT1是一只密封在環氧樹脂中的負溫度系數熱敏電阻（NTC）。這類溫度傳感器品種及封裝形式有很多種，常見的就是本電路采用的那種。相對于鉑電阻和集成溫度傳感器，NTC熱敏電阻的主要缺點是線性度較差，但如果測量范圍較小時仍然可以獲得較好的精度，完全可以在水族控溫領域有良好表現。事實上現在市場上的水族電子控溫器基本都是用NTC熱敏電阻作溫度探頭。負溫度系數熱敏電阻（NTC）的標稱阻值是指在常溫為250C時的電阻值。

測溫電橋由溫度傳感器RT1與R6、VR1、R2、R7組成。IC1是一塊雙運放lm358N，在這里只用了其中一運放，接成帶滯后的電壓比較器。其同相輸入端加有VR1調定的基準電壓，調節VR1就可以在控溫范圍內設定不同的溫度；反相輸入端則加有R6與RT1的分壓，由于RT1的阻值是隨被測環境溫度變化而改變的，因此ICIA反相端電位也隨溫度變化而改變。MOSFET管Q1在ICIA輸出電平（L≈0V，H≈10.5V）的控制下對負載散熱風扇Fan起電源開關作用。當水族箱水溫高于VR1的調定溫度值時，RT1阻值較小，R6和RT1分壓后使ICIA反相輸入端2腳的電位較低，此時ICIA的同相輸入端3腳電位大于反相輸入端電位，ICIA因而輸出高電平，使MOSFET管Q1飽和導通，負載散熱風扇Fan得電工作，對水族箱水降溫，同時LED2點亮，顯示負載Fan處于工作狀態。隨著水溫的下降，RT1的阻值逐漸增大，ICIA反相輸入端2腳的電位也隨之逐漸升高，當高于同相端基準電位時，ICIA即翻轉輸出低電平，Q1截止，負載Fan停止工作，同時LED2熄滅。以后，當水溫又將逐漸回升，當升至高于設定溫度時，又重復上述過程，如此周而復始使水族箱水溫保持在恒定值。

VR1為溫度設置用可調電阻，當VR1滑臂往上調節時，設定溫度變低，反之則變高，控溫的范圍設計為23～29℃。

二、制作要點

PCB元件布局和底面銅印刷線圖見上圖、下圖，用常規熱轉印方法就可以很容易制作好。電路所采用的NTC溫度傳感器是很常見的，在一般元器件商店就能輕易買到；而其他所有電阻均選用1/4W碳膜電阻，誤差5%那一級就可以；小電容采用體積較小的獨石電容，也可以用一般瓷片電容，VR1采用多圈精密可調電阻，方便準確設置好啟控溫度。電源是用DC12V的，需外接。繼電器那一款如負載是用獨立電源供電，則溫控板的電源能提供電流大于50mA就行了，故此幾乎所有DC12V的電源適配器都能用。如果溫控板跟負載是共用同一電源，則電源的功率須視負載的大小來選用。圖示PCB所裝的那種規格的繼電器觸點容量一般多為5A/240VAC或7A/240VAC，控制一般負載已足夠有余。當溫控板是用來控制電子致冷的，要盡量控制電子致冷塊的供電電源交流輸入端，而盡量不要直接控制電子致冷塊的直流供電端。當負載很大時，可考慮更換更大觸點容量的繼電器或接駁交流接觸器。用MOSFET管的那款，供電電源的電流大小要視所控制的負載大小來定。MOSFET管選用很容易買到而且便宜的IRF540，耐壓為100V，最大可處理30A電流。另外，如控制的負載電流大于5A，則需要在PCB相應的銅箔位置做鍍錫處理來加大其承載大電流的能力，并且導線要直接焊在PCB上，因為實物圖示所裝的那種接線端子最大承載電流是5A。風扇屬感性負載，如果用三極管或MOSFET驅動，按常規電路設計需要在其兩端并聯一只續流二極管，以消除驅動開關管在關斷時風扇產生的感生電動勢，保護開關管。對于此電路由于電源電壓較低和選用的MOSFET管耐壓夠高，所以省略了。

如果選用的MOSFET管耐壓達不到要求或者仍不放心的話，可在相應位置加一只二極管，相關PCB也作了修改，如上圖（略）所示。另外，設計PCB時是用長30mm的那種大保險管和用那種臥式散熱片，如果采用那種短的保險管和豎裝的散熱片，PCB也可以按下圖（略）制作。還有一點提一下，用MOSFET管的那款PCB已預留有散熱片和保險管位置，但這并非是必需的，讀者可按實際需要選擇是否安裝。實際試用時控制早幾年買的捷寶4頭水族散熱扇（12V/0.76A），MOSFET管沒裝有散熱片，但長時間在高溫環境下工作并沒感覺到有絲毫溫升感，用手觸摸管身時幾乎感覺不到有溫度，MOSFET管導通時DS極間壓降實測僅為0.05V，可以算得出功耗很小。所以，如果僅僅是控制幾個小散熱風扇則無須安裝散熱片。容－源－電－子－網－為你提供技術支持