5.3　检测控制电路

检测控制电路的应用十分广泛，在很多电子产品中都设有检测电路，其主要功能是对电路中的某种状态进行检测和监控，当该检测结果超出标称范围时，其保护电路会采取相关措施，来终止电路的运行，从而保证电路、设备或人身安全。

5.3.1　检测控制电路的结构特点

在检测电路中，根据检测的方向不同，又可分为温度检测、湿度检测、速度检测、压强检测等。为实现上述检测功能，通常需要一个传感器件，来对电路中的某种状态做出反应，我们把该类检测器件称为传感器（又称变换器），其主要功能是将被测物理量或化学量转变成为电量。在生产和生活中常见的传感器有温度传感器、湿度传感器、速度传感器、压强传感器等等。

检测控制电路的原理简图见图5-22。

由图5-22可知，在检测控制电路中，当检测电路中的传感器在对电路的某一状态做出反应后，其电压或电流会随之产生变化，控制电路会根据该电压或电流的变化值，输出控制信号来采取相应的操作，从而实现电路或设备的控制。同时，在一些检测电路中，还会设有专门的电源供电电路来为该电路提供工作电压。

（1）电暖气温度控制电路的结构特点与电路分析

电暖气温度控制电路是典型的控制保护电路，其可对电暖气的温度进行检测和控制，以防止当温度过高时，对人身及设备安全产生影响。

典型电暖气温度控制电路见图5-23。

这是一个典型的电暖气温度检测控制电路。

① 供电电路单元。供电电路单元主要是由交流输入部分、电源开关K、降压变压器T、桥式整流电路（VD1～VD4）、电阻器R1、电源指示灯VD1、滤波电容器C1、稳压二极管VS1等部件组成的。

交流220V电压经变压器T降压、桥式整流电路整流、电容滤波、二极管稳压后产生12V的直流电压，该电压为整个检测和控制电路提供工作所需的电压。

② 检测电路单元。在检测电路单元，主要是采用负温度系数（NTC）的热敏电阻RT作为温度传感器，当温度升高时，热敏电阻RT的电阻值将随温度的升高而减小；当该电路测试到环境温度较低时，热敏电阻器RT的阻值变大。

③ 控制电路单元。在控制电路单元中，主要是由555集成电路IC（NE555）、电位器RP1～RP3、继电器K、发光二极管VD2等部件组成的。

在电暖气温度检测和控制电路中，其采用热敏电阻RT为传感部件，变压器次级输出经桥式整流后变成直流电压，该电压经电阻R1限流和VS1稳压后形成+12V电压。+12V电压经热敏电阻RT后为IC和两组分压电路供电，温度变化会引起IC的②、⑥脚电压变化，当温度降低时，②、⑥脚的电压会降低，从而使IC ③脚输出高电平，继电器动作，接通电暖气的交流220V电源。

当该电路测试到环境温度较低时，热敏电阻器RT的阻值变大，集成电路IC的②、⑥脚电压降低，由于时基电路内部电路的变化使③脚输出高电平，VD2点亮，继电器K得电吸合，其常开触头K接通将电加热器的工作电源接通，电暖气开始加热，使环境温度升高；同样，当环境温度升高的一定温度时，RT的阻值变小，集成电路IC的②、⑥脚电压升高，③脚输出变为低电平，VD2熄灭，继电器K释放，其常开触头K断开将电加热器的工作电源切断，加热器停止工作，维持室内温度，这样可以通过检测室内温度自动控制电暖气的工作，使室内温度始终保持在舒适的状态。

（2）典型喷灌控制器电路的结构特点与电路分析

喷灌控制器主要用于农业的种植生产，其主要功能是对土壤中的湿度进行检测，根据土壤的干湿程度来控制喷灌的启动与停止。

典型喷灌控制器电路见图5-24。

① 供电电路单元。该电路主要是由交流输入部分、变压器T、桥式整流电路（VD1～VD4）、滤波电容器C1等部件组成的。

交流220V电压经变压器T变压、桥式整流电路整流、电容滤波后将交流电压变为直流电压，该电压将为整个检测电路和直流电动机控制电路进行供电。

② 检测电路单元。在检测电路单元中，插入土壤中的两个探头为湿度传感器，其电阻值会根据土壤湿度的变化而变化，当湿度过大时，其阻值变小；反之当土壤湿度较为干燥时，其阻值增大。在该检测电路中其主要用于检测土壤中的湿度情况，当喷灌设备工作一段时间后，土壤湿度达到适合农作物生长的条件。

③ 控制电路单元。控制电路单元主要是由晶体管VT1、VT2、VT3、继电器线圈K1、继电器常开触点K1-2、直流电机等部件组成的。

在电路中，直流电动机M用于带动喷灌设备动作。当喷灌设备工作一段时间后，土壤湿度达到适合农作物生长的条件，此时湿度传感器的电阻值变小，此时VT1导通，并为VT2基极提供工作电压，VT2也导通。VT2导通后直接将VT3基极和发射极短路，因此VT3截止，从而使继电器线圈K1失电断开，并带动其常开触点K1-2 恢复常开状态，直流电动机断电停止工作，喷灌设备停止喷水。

当土壤湿度变干燥时，湿度传感器之间的电阻值增大，导致VT1基极电位较低，此时VT1截止，VT2截止，VT3的基极由R4提供电流而导通，继电器线圈K1得电吸合，并带动常开触点K1-2闭合，直流电机接通电源，开始工作。

5.3.2　检测控制电路的分析实例

检测控制电路的种类多种多样，不同的使用场合、不同的环境因素、不同的用途，使得检测控制电路的结构原理也略有不同。

下面，我们以实际的检测控制电路为例，来介绍一下该类电路的具体识图方法。

（1）光控照明灯电路的分析实例

光控照明灯电路适用于路灯、门灯、走廊照明灯等场合。在白天，电路中灯泡不亮；当光照较弱时，灯泡可自动点亮。

采用光敏传感器（光敏电阻）的光控照明灯电路见图5-25。

该电路主要是由光敏电阻RG、电位器RP、非门集成电路IC1、时基集成电路IC2、二极管VD1、VD2、继电器线圈KA、继电器常开触点KA-1、灯泡L等部分组成的。

当白天光照较强时，光敏电阻器RG的阻值较小，则IC1输入端为低电平，输出为高电平，此时VD1导通，IC2的②、⑥脚为高电平，③脚输出低电平，发光二极管VD2亮，但继电器线圈KA不吸合，灯泡Ｌ不亮。

当光线较弱时，RG的电阻值变大，此时IC1输入端电压变为高电平，输出低电平，使VD1截止；此时，电容器C1在外接直流电源的作用下开始充电，使IC2的②、⑥脚电位逐渐降低，③脚输出高电平，使继电器线圈KA吸合，带动常开触点KA-1闭合，灯泡L接通电源，点亮。

（2）自动应急灯电路的分析实例

在白天光线充足时，自动应急灯电路不工作，当夜间光线较低时，自动应急灯电路能自动点亮。

采用电子开关集成电路的自动应急灯电路见图5-26。

该电路主要是由光敏二极管VSL、三极管VT1、开关S、电子开关集成电路IC（TWH8778）、电池、灯泡EL等部件组成的。

采用光敏二极管VSL为传感器件，在白天或光线强度较高时，光敏二极管VSL电阻值较小，晶体管VT1处于截止状态，后级电路不动作，灯泡EL不亮；当到夜间光线变暗时，VSL电阻值变大，使晶体管VT1基极获得足够促使其导通的电压值，当晶体管VT1导通后，后级电路开始进入工作状态，电子开关集成电路IC内部的电子开关接通，使4.8V的供电电压到达灯泡EL，使灯泡EL点亮。

（3）小功率电暖气控制电路的分析实例

小功率电暖气控制电路是一种典型的温度检测控制电路，其采用热敏电阻作为主要的传感器件。小功率电暖气控制电路见图5-27。

该电路主要是由整流二极管VD1、VD2、滤波电容器C2、稳压二极管VS、热敏电阻器RT、电位器RP、电压检测电路IC、电加热器及外围相关元件构成的。

交流220V电压经R1、C1降压后，由VD1、VD2进行倍压整流，将交流电压变成直流电压，经C2滤波和VS稳压后输出直流负压。电源供电电路输出直流电压分为两路：一路作为IC的输入直流电压；另一路经RT、R3和RP分压后，为IC提供检测电压。当环境温度较低时，RT的阻值较大，IC的检测端分压较高，使IC导通，二极管VD3点亮，VT受触发而导通，电加热器通电开始升温。当温度上升到一定温度后，RT的阻值随温度的升高而降低，使集成电路的检查端电压降低，VD3熄灭、VT关断，EH断电停止加热。