高精度恒温控制电路
PTC自动恒温式电饭锅电路图
家用电器的自动控温原理介绍一、控温装置介绍家用电器中的自动控温装置常用的有双金属片、压力式继电器、热敏电阻式继电器、PTC 发热体等。
1、双金属片图一为双金属片原理如，常温下双金属片呈平直状态，静动触头闭合，常用于电饭煲和饮水器。
它的工作原理为：当温度升高时，双金属片向膨胀系数小的那边弯曲，电接头中的触点断开，电路被切断，当温度下降到一定值时，电接头中的触点重新闭合，如此反复作用，来控制电路。
2、压力式继电器 常在电冰箱中应用，图二是它的结构示意图，A 、B 为两个接线柱，C 、D 分别为静、动触点，一般处于断开状态，E 为温差调节螺丝，F 为温度高低调节凸轮，G为感温包、H 为感压腔，感温包和感压腔内充有一定量的气体，I 为弹簧。
它的工作原理为：当电冰箱内的温度升高时，感温包内压强随之增加，感压腔缓慢向左凸，使动触点与静触点闭合，工作电路被接通，冰箱开始制冷，当温下降时，感压腔内压强下降，动静触点又被分离，制冷停止；如此反复，从而把箱内温度自动控制在所规定的范围内。
3、热敏电阻式继电器常在空调中使用，图三中R P 为调温电阻，R t 为热敏电阻，电阻随温度上升而增加，J 为继电器。
它的工作原理为：安温度升高时，由于热敏电阻阻值变大，所以B 点电势升高。
当B 点电势升于某一值时，A 点输出高电平，三极管被接通，驱动继电器J工作，吸合制冷工作电路开关K ，空调开始制冷；当温度降到某一值时，B 点电势降低，A 点又输出低电平，继电器断开，制冷工作电路停止工作，如此往复控制温度。
二、常见家用电器控温原理介绍 （一）、电饭煲电饭煲是家庭中最常用的电器，原理图也较简单，如图是“三角牌”自动西施煲（电饭煲）的电路图。
工作原理如下：当按下手动按钮（AN ）后，保温元件（BR ）、保温指示灯（ZSD 2）和R 3被短路，发热盘R 1正常工作，煮饭指示灯（ZDS 1）发出红光，当加热温热达到1030C 度，磁钢限温器（XW ：是磁钢限温开关，当温度达到1030C （居里点）以下时，呈现出磁性物质特性，当高于居里点时，失去磁性）产生动作，手动按钮被断开，保温指示灯被接R 2L 2 R 4 R 1R 3L 1 KM （ （ （（ 220V ～RD 固定端 膨胀系数大 膨胀系数小 电接头 动触头 静触头图一 GF E C DBA HI图二 R P R tBAJK制 冷 工 作 电 路图三入电路，发出黄光，发热盘两端电压下降，煮饭指示灯因电压太低而不再发光，发热盘功率明显变小，起保温作用，当温度下降到700C 左右时，保温元件（BR ：双金属片自动开关，当温度达度70～800C 时自动断开，当温度低于700C 时自动闭合）闭合，保温指示灯和R 3又被短路，发热盘又正常工作，煮饭指示灯又发出红光，当加热到70～800C 时，保温元件又自动断开，发热盘功率又下降，如此往复，起到保温作用。
可控硅温控器的工作原理
可控硅温控器的工作原理1.引言1.1 概述可控硅温控器是一种常用的电子温控设备，它在控制温度方面具有重要的应用。
通过对电流进行调节，可控硅温控器能够实现对电热器等加热装置的温度进行精确控制，从而满足不同实际应用场景中的温度要求。
可控硅温控器采用了可控硅技术，可控硅是一种半导体器件，具有较高的电压和电流承受能力，可以实现电流的可控调节。
其工作原理是通过控制可控硅通导角度，从而控制电路中的电流大小，从而达到对温度的精确调节。
可控硅温控器具有以下特点：一是控制精度高，能够精确控制温度在设定值范围内；二是响应速度快，能够快速调节并稳定温度；三是稳定性好，能够在长时间的运行中保持良好的温度控制效果；四是可靠性高，能够适应恶劣的工作环境并具备较长的使用寿命。
在实际应用中，可控硅温控器广泛应用于各种需要对温度进行精确控制的场景，例如工业生产中的熔炉、烘干设备、空调系统等。
同时，它也可以在家用电器中发挥作用，如家用烤箱、电热水器等。
可控硅温控器的工作原理和优势使得它成为了温控领域不可或缺的重要设备。
在本文中，我们将详细介绍可控硅温控器的工作原理和工作过程，探讨其在不同领域的应用前景。
通过深入了解可控硅温控器，我们可以更好地应用它来满足不同实际需求，并进一步推动其在技术和应用领域的发展。
文章结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分旨在为读者提供对全文的概述，引起读者的兴趣，并明确文章的目的。
正文是全文的核心部分，展开论述主题，阐述可控硅温控器的定义、原理和工作过程。
结论部分对正文进行总结，并展望可控硅温控器的应用前景。
具体来说，文章结构可以按照以下方式进行组织：1. 引言1.1 概述在这一小节中，可以简要介绍可控硅温控器的背景和重要性，引出对其工作原理的探讨。
1.2 文章结构这一小节主要介绍文章的整体结构，包括引言、正文和结论三个部分的内容，并说明每个部分的主要内容。
1.3 目的在这一小节中，应明确本文的目的，即通过对可控硅温控器的工作原理的讲解，使读者了解其工作原理并展望其应用前景。
恒温控制电路课程设计
摘要本设计采用的是555时基集成电路制成的温度控制器电路，通过热敏电阻将温度的变化量转化为电阻的变化量，将由于热敏电阻阻值的变化而引起的电压的变化当做IC555时基集成电路的控制指令，从而使其输出高低电平来控制电磁继电器的工作，从而使其输出高低电平来控制电磁继电器的工作，再由电磁继电器驱动再由电磁继电器驱动加热器来实现室内温度的调节与控制。
加热器来实现室内温度的调节与控制。
该种电路设计具有使用元件少、该种电路设计具有使用元件少、该种电路设计具有使用元件少、制作简单等特点。
制作简单等特点。
制作简单等特点。
容容易操控并且效果明显，在实际生活中较为常见。
关键词：时基集成电路；热敏电阻；控温电路；IC555；电磁继电器综述随着电力电子技术的发展，电子技术在电气设备和电气控制领域中的应用越来越广泛。
恒温控制电路在现实生活中无处不在，恒温控制电路在现实生活中无处不在，例如：室内温度控制、禽蛋孵化恒温箱、例如：室内温度控制、禽蛋孵化恒温箱、例如：室内温度控制、禽蛋孵化恒温箱、电子设备中电子设备中主机的温度控制等。
可见恒温控制电路的重要性。
本次设计题目《小室恒温控制电路设计》运用所学的知识，通过查阅一些文献和资料，实现了小室的温度自动控制在所设定的温度内实现了小室的温度自动控制在所设定的温度内（（T=T=±±δT ）℃,且恒定温度且恒定温度 T T T℃的设定在一定℃的设定在一定范围内可调，并且用灯泡模拟加热系统，在设定温度（T=-δT ）℃以下灯泡自动亮）℃以下灯泡自动亮((加热加热))，达到（达到（T=+T=+δT ）℃时灯泡自动灭（停止加热）。
使得室内始终保持恒定的温度。
使得室内始终保持恒定的温度。
本次设计能够熟练555时基集成电路在实际电路中的应用，从而使它在这种电路中更好地发挥了其广实用的特性，达到方便快捷的目的。
目录1.1.方案设计与分析方案设计与分析 ............................................................. . (22)1.1 采用集成运放电路制成的控温电路.............................................................................. 21.2 采用555时基集成电路的控温电路................................................................................ 32.2.电路设计框图及功能描述电路设计框图及功能描述 ..................................................... .. (33)2.1电路设计框图..................................................................................................................... 32.2各系统功能描述................................................................................................................. 31.1.电源整流系统功能电源整流系统功能......................................................................................................... 32.2.温度检测系统功能温度检测系统功能......................................................................................................... 33.3.温度控制系统功能温度控制系统功能......................................................................................................... 43.3.电路原理及参数计算电路原理及参数计算 ......................................................... (44)3.1元器件的介绍..................................................................................................................... 41.NE555定时器定时器................................................................................................................. 4 2.负温度系数热敏电阻Rt ................................................................................................. 5 3.整流二极管...................................................................................................................... 5 4.电磁继电器...................................................................................................................... 5 5.稳压二极管...................................................................................................................... 63.2 各部分系统电路的原理及参数....................................................................................... 61.电源整流系统的原理及参数.......................................................................................... 62.温度检测系统原理及参数.............................................................................................. 73.温度控制系统原理及参数.............................................................................................. 84.4.电路原理图电路原理图 ................................................................. .. (99)4.1整个小室工作系统的温度控制电路图............................................................................. 94.2整个设计电路的仿真图（proteus ）............................................................................. 105.5.课程设计体会课程设计体会 .............................................................. .. (1212)参考文献 .................................................................... .. (1313)图1-1 采用集成运放器的控温电路该电路虽然可以实现控制温度的目的，该电路虽然可以实现控制温度的目的，但电路结构较为复杂，但电路结构较为复杂，但电路结构较为复杂，所使用的元件较多，所使用的元件较多，所使用的元件较多，制作制作起来比较麻烦，起来比较麻烦，而且靠滞回比较器的滞环宽度确定控温的精度，而且靠滞回比较器的滞环宽度确定控温的精度，而且靠滞回比较器的滞环宽度确定控温的精度，计算和控制都不灵活，计算和控制都不灵活，计算和控制都不灵活，所以所以本次设计不采用这个方案。
恒温供水自动控制系统电路设计
关键词 ： 计算机 ； 网络服 务； 操作
由系统管理 员管理 的结构 化计算 机环境 ２１ 于系统管理员来说 ，新 的服务有些 要为 现存系统增加更多 的并行服务器。有些服 ．对 是 由技术人员操作大量的计算 机，通过共享方 要求 不是用户直接 可见 的。比如系统管理员要 务和 网站每 时每刻 的功能都集成在一起 ， 以 所 便的通信 、优化的资源等服务互相联结在一起 考虑到新服务 的管理 界面 、是否可 以与 已有的 它们在 网站建立的早期就做到充分冗余了。别 的环境 。当一 台家用 电脑通过 互 联 网或 通过 服务 协同操作 ，以及新服务是否能与核心服务 的仍然被忽视 ，直到网站变得 很大 ，出现了一 ＩＰ连接 到因特网上 ，它就是使用 了 ＩＰ或其 如认证服务和 目录服务等集成到一起 。 Ｓ Ｓ 些大 的、明显的故障。名字服务 和认证 服务是 他人提供的服务 进入 网络 。办公室环境也能提 ２ 开放 的体 系结 构。一个新 服务 ，不管 典型 的、首先要充分冗余的服务 。这 么做 的部 ． ２ 供同样甚至更多的服务 。典型 的办公室环境包 在什么情况下 ，只要可能 ，就应该建立在使用 分原因是软件就是设计得 要有辅 助服务 器 ，部 含很 多服 务 ，主 要有 Ｄ Ｓ Ｎ 、电子 邮件 、认 证 开发式协议和文件格式的体系结构上。特别是 分原 因是它确实很重要 。其它重要 的服务如 邮 服务 、联 网以及打 印等 等。这 些服务 非 常重 那些 在公共 论坛 上记 录成 文 的协议 和文 件格 件服务 、打印服务 和网络服务 ，在 以后才能被 要 ，一旦 停止 了这些服务会对我们的生活产生 式 ，这样销售商才能依据这些标 准生产 出通用 考虑到 ，因为要 为它们作 完全冗余会更复杂而 重大影 响。其 它典型的服务还包括 各种远程接 的产品。具 有开放 体系结构 的服务 更容易 和其 且很昂贵。 入 方法 、网络 证书服 务 、软件 仓库 、备份 服 它遵循相同标准的服务集成 到一起 。开放 的反 ２ ． 立一 项 服务 除 了要 求 可靠 、可监 ５建 务 、连接因特 网、Ｄ Ｃ Ｈ Ｐ、文件 服务 等等 。如 义词是私有 ， 使用 私有协 议和文 件格式 的服务 测 、易维 护支持 ，以及要 符合我 们所有 的基本 此多 的服务确实令人 厌倦 ，但这也证 明了系统 很难 和其 它产 品共 同使用 ，因为私有协议 和文 要求 和用户 的要求外 ，还要考虑 到一些特别 的 管理员 团队所创造并维护 的服务是 如此 之多 ， 件格式 的改变 可以不发布通知 ，也不要求得到 事情 。如果 可能 的话 ，应该让每个服务使用专 用户 的每一个技术支持都包 含了系统管理员 团 协议创造者 的许可 。当销售商扩展 到一个新领 门的机器 ， 这么作 可以让服务更容易得到支持 队提供的服务在里面。 域 ，或者试 图保护 自己的市场而阻止创造一个 和维 护，也 能减少忘记一些服务器机器上的小 １服务的基本 问题 公平竞争 的环境时 ，他们会使用私有协议 。 的服务机会 。在一些大公司 ，使用专门的机器 １ 创建一 个稳定 、可靠 的服务 是一个系 ． １ ２ 理想 的服务应 该建 立在使用 专门的机 是 一条基 本原 则 ，而在小 公 司 ．由于 成本 问 ＿ ３ 统管理员的重要工作 。在进行这项操作时系统 器上 。大 网站应该有能力根据服务 的要求来调 题 ，一般达不到这个要求 。还有一个观念就是 管理员必须考虑许多基本要素 ，其中最重要的 整到这个结构 ，而小 网站却很难做到。每项服 在建立服务时要 以让服务完全冗 余为 目 。有 标 就是在设 计和开发 的各个阶段都要考虑到用户 务都有专门的机器会使服务更可靠 ，当发生可 些重要的服务不管在多大的公司都要求 完全冗 的需求 。要和用户进行交流 ，去发现用 户对 服 靠性 问题是 也容 易调试 ，发 生 故障 的范 围更 余。 由于公司的规模还会 增长 ， 有你要 以让 所 务的要求 和预期 ，然后把其它的要求如管理要 小 ，以及容易升级和进行容量计划。从小公司 所有的服务都完全冗余为 目标。 求等列一个清单 ，这样的清单只能让 系统管 理 成长起来的大网站一般有一 个集 中管理的机器 ２ 使用 专门的机器 ． ６ 员 团队 的人 看 到。在 这样一 个过 程 中 “ 是什 作为所有重要 服务 的核心，这 台机 器提供名 字 理想 的情 况 ，服务应 该建 立在专 门 的机 么” 比 “ 怎么样”更重要 ， 否则在具体执行 时 服务、认证服 务、打印服务 、邮 件服务 等等 。 器上。大网站应该有 能力根据服务 的要求来调 很容易就会陷入泥潭而失 去 目 。 标 最后 ，由于负荷 的增 长，机 器不得不分开 ，把 整到这个结 构 ，而小网站却很难做 到。每个服 １ 服务应该建立在服务器 级的机器上而 服务扩展 到别 的服务器上去 。把一个 中心 主机 务都 有专门的机器会使服务更可靠 ，当发生可 ． ２ 且机器应该 放在合适 的环境 中，作为服务器 的 分解 到许 多不 同的主机上是非 常困难 的，建立 靠性 问题 是也 容易 调试 ，发 生故 障的范 围更 机器应当具 备适当 的可靠性和性能。服务和服 起来 的时问越 长，上面 的服务越多 ，就越难分 小 ，以及容易升级和进行容量计划 。 务所依赖 的机器应该受到监控 ，一旦发生故障 解 。 通 过 以上介绍 ，系统 管理员 可以用 它来 就发出警报 或产生故障记录清单。 ２ 充分 的冗余是指 有一个或一 系列 复制 了解 自己所建立 的服务是否完善 ，用户可 以以 ． ４ １ 作为服务一部分 的机器和软件应 当依 好 的服务器 ，能在发生故障的时候接管主要的 之去衡 量 自己所 接受到 的服务是 否达到预期 ， ＿ ３ 赖 那些建 立在相 同或更 高标 准上 的主 机和 软 故障设备。冗余 系统应 该可以作为备份服务器 希望从两个方面的要求来促进服务 ， 计算机 使 件 ，一个服务的可靠性 和它所依赖 的服务链 中 连续地运行 ，当主服务器发 生故障时能 自动连 网络上 的服务更上一层楼 。 最薄弱环节 的可靠性是相 当的。一项服务不应 上线 ，或者只要 少量 的人工 干预 ，就能接管提 该无故的去依赖那 些不是服务一部分 的主机 。 供服务 的故 障系统 。你选择 的这类冗余是依赖 １ ． ４另一种使服务易于维护 的方法是使用 于服务 的。有 些服 务如 网 页服务 器和 计算 区 （ 上接 ２ ３页 ） 测量 、 温度控制 、 水位测量 、 水位 标准硬件、标 准软 件、标准配置 以及把文件放 域 ，可 以让 自己很 好地 在克 隆好 的机 器上 运 控制 、 防干烧 、 防漏 电、 防冻功能集于一体 ， 各部 在标 准位 置 ， 对服务进行集 中管理。例如 ，在 行 。别 的服务 比如大数据库就不行 ，它们要求 分即相互独立又相互关联 ， 利用常规集成 电路实 个公 司中，用一个或两个大的主要的打印服 连接更牢 固的崩溃恢复系统 。你正在使用 的用 动控制。 本电路 已用在吉林市 务器 比零星分布的几百个小服务器使服务更容 来提供服务的软件或许会告诉你 ，冗余是 以一 现了对水箱的全 自 鹏振实业有限公 司生产 的 Ｐ Ｄ －１ Ｚ Ｓ０６型太阳能 易得 到支持 。 种有效 的 、被动 的 、以服务器 的形式存 在的 ， 动控制仪上 ， 在使用过程 中各项性能均 １ ． ５最后 ，也是非常重要 的是在执行 一些 只有在主服务器发生故障并发出请求时 ，冗余 热水器 息 科 学 ｌ ｌｌ
晶闸管温控方式
晶闸管温控方式晶闸管是一种常用的电子器件，可以控制电流的导通和截断，广泛应用于电力控制和调节领域。
在一些需要精确温度控制的场合，晶闸管温控方式被广泛采用。
本文将介绍晶闸管温控的原理、特点和应用。
一、晶闸管温控的原理晶闸管温控的原理是利用晶闸管的可控性，通过改变晶闸管的导通角度来控制电流的大小，从而实现对温度的控制。
晶闸管具有正向导通和反向截断的特性，通过控制晶闸管的触发角来实现对电流的调节。
当晶闸管的触发角增大时，导通时间减少，电流减小，从而降低了电路中的功率，实现了温度的控制。
二、晶闸管温控的特点1. 精度高：晶闸管温控可以实现对温度的精确控制，可以精确到0.1℃，满足不同应用场合的需求。
2. 响应速度快：晶闸管的响应速度很快，可以在毫秒级别内完成温度的调节，适用于对温度变化要求较高的场合。
3. 可靠性高：晶闸管具有较高的可靠性和稳定性，长时间运行不易出现故障，适用于长时间工作的环境。
4. 体积小：晶闸管体积小巧，可以方便地安装在各种设备中，适用于空间有限的场合。
三、晶闸管温控的应用1. 工业设备温控：在一些工业设备中，需要对温度进行精确控制，以保证设备的正常运行。
晶闸管温控可以实现对温度的精确调节，保证设备的稳定运行。
2. 温室温控：在温室中，温度是植物生长的关键因素之一。
晶闸管温控可以根据植物的需求，精确控制温室内的温度，提供适宜的生长环境。
3. 电炉温控：在一些需要高温加热的场合，如电炉、熔炉等，晶闸管温控可以实现对电流的精确调节，控制设备的加热温度，保证工艺的稳定性。
4. 恒温器：晶闸管温控可以用于恒温器中，实现对恒温器内温度的精确控制，保证恒温器的工作稳定性。
总结：晶闸管温控是一种精确、可靠的温度控制方式，具有高精度、快速响应、高可靠性和小体积等特点。
它在工业设备温控、温室温控、电炉温控和恒温器等领域有着广泛的应用。
随着科技的不断进步，晶闸管温控技术也在不断创新和发展，使得温度控制更加精确和方便。
高精度恒温控制电路
为反馈 给温 度控 制算 法计算 移 相控 制量 的温度 信
号； 丁 为温度控制 给定值 ； 为经过温度控制算 Ｇ 法计算 后 的移 相控制 值 ， 即可控 硅延 迟 导通时 间 ；
Ｐ为控制 触发 电路 的 电压 ； 为 触发 可控硅 导通 的 口
率 加 热器 ， 者设 计 的 高精 度恒 温 控 制 电路 采用 笔
于单 片 机 计算 速 度 快 ， 时 时 间单 位 小 （ 般 是 定 一
１ ）因此 ， 过算 法 计 算 得 到 的延 迟 时 间 精 确 ｓ ， 经
度高 ， 以达到 市 电整流 后周 期 （ ０ｍｓ 的万分 之 可 １ ）
一
，
控制 的精度 非常 高 。 温度 控制 的控 制算 法 很 多 ， 里 采 用 ＰＤ 算 这 Ｉ
Ｖ １２ ｏ４ ｏ ８ ， ． Ｎ
Ａｐ ．２ ０ ｒ ０６
文章编号 ：Ｏ ７ ４Ｘ（０ ６０ —０ ３ —０ ｌ Ｏ —１ ４ ２ ０ ）４ ０８ ３
高精度恒温控制 电路
张洪 昌 ， 田会 方 ， 赵 恒
（ 武汉理工大学 机 电工程学院， 湖北 武汉 ４０７） ３０ ０
摘 要 ； 常用 的温度 调节方法有继 电式调温、 调压器 调压 调温 和电子式 （ 多用 可控硅） 调压 调温等 几种 。继 电
ＧＮＤ
图 ２ 过零检测 电路
法， 其实现 过程 简单 ， 计算 量小 ， 制效 果好 。 字 控 数
式 ＰＤ 控制式 为 Ｉ Ｐ ｌ＝ Ｋ （）一 ｅ￡ １ ］＋ Ｋ ｅ￡ ｄ ｔ × ￡ （一 ） × （） ＋ Ｋｄ× ｒ （）一 ２× ｅｔ一 １ ｅｔ （ ）＋ ｅｔ一 ２ ］ （ ） 其 中 ， 为上 次输 出量 的增 加 量 ；（）为 设 Ｐ ￡ 定 温度 与当前 温度 的差值 。
恒温控制器—三极管放大电路
结论：三极管组成的放大电路，只适合于交流小信号的放大。
二、三种波形失真分析与消除
静态工作点的测量与调整
调测放大器静态工作点的方法
选取一只定值电阻和一只电位器，串联后接入 电路用以代替偏流电阻Rb。 将万用表置于电流挡，然后串接在集电极回路。
接通调试电路电源，缓慢地调节电位器，直至
万用表指示的IC电流达到要求。 选一个阻值与之相当的固定电阻去代替Rb和RP。
图 a 共发射极放大电路
一、三极管组成的基本放大电路
放大电路的电压、电流符号规定
直流分量 交流信号
用大写字母和大写下标表示 如：IB、IC、IE、UBE、UCE
用小写字母和小写下标表示
如：ib、ic、ie、ube、uce
交流和直流叠加信号
用小写字母和大写下标表示 如：iB、iC、iE、uBE、uCE
求得静态工作点：IBQ、VBEQ、ICQ、VCEQ
放大电路 （共射极）
实际等效电路
图解分析
课程主题：三极管放大电路动态特性分析
电子技术与实践 课程
一、静态特性与动态特性
静态特性
动态特性
输入信号ui=0
输入信号ui≠0
交流通路——分析动态工作情况
二、图解法分析放大电路动态特性
交流通路的画法
对交流信号(输入信号ui)
课程主题：热敏电阻温度检测电路分析
电子技术与实践 课程
红 0 D205 2 2R207 D2041N4148 黄 0 D203 2 2R206 D2021N4148 3 绿 0 1 D201 2 0 2R205 Q2029 3 1 K 0 1R204 Q2019 K 0 t RT2015K(NTC) 0 8 1RP201 5.1KR2016R203 D V N5 + G 0 8 6R202
高精度温度控制设计方案
01
02
03
04
屏蔽措施
对信号线采用屏蔽线或双绞线 ，降低电磁干扰。
接地处理
合理设计接地系统，降低共模 干扰。
软件滤波
采用数字滤波算法，如滑动平 均滤波、中值滤波等，进一步
提高信号质量。
误差补偿
通过校准实验，建立误差补偿 模型，对测量结果进行修正。
03 控制系统硬件架构搭建
主控芯片选型及性能评估
问题2
待测系统在长时间运行后，温度稳定性略有下降。分析原因可能是系统存在热漂移现象。优化建议：在系统中加 入热漂移补偿算法，以提高长时间运行时的温度稳定性。
06 总结与展望
项目成果总结回顾
成功实现高精度温度控制
通过优化算法和硬件设计， 成功将温度控制精度提升至 ±0.1℃。
提升系统稳定性
采用先进的控制策略和滤波 算法，有效降低系统噪声和 干扰，提高系统稳定性。
针对模糊化处理中的量化因子和比例 因子的调整，采用试凑法或遗传算法 等方法进行优化，以提高控制精度和 稳定性。效果评估主要通过观察实际 温度曲线与设定温度曲线的吻合程度 ，以及在应对复杂环境变化时的自适 应能力进行评价。
针对学习速率、动量因子等参数的调 整，采用梯度下降法或粒子群优化算 法等方法进行优化，以提高网络的学 习能力和泛化能力。效果评估主要通 过观察实际温度曲线与设定温度曲线 的吻合程度，以及在应对不同工况和 不同干扰因素时的鲁棒性进行评价。
市场需求
市场对高精度温度控制设备的需求日益增长 。
温度控制需求分析
稳定性
要求系统具有长期稳定性，避免温度波动。
控制精度
要求实现±0.1℃以内的温度控制精度。
实时性
要求系统能够快速响应外部环境变化，实时 调整温度。
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第28卷第4期武汉理工大学学报・信息与管理工程版V o l.28N o .42006年4月JOU RNAL O F WU T (I N FORMA T I O N &MANA GEM EN T EN G I N EER I N G )A p r .2006文章编号:1007-144X (2006)04-0038-03收稿日期:2005-06-02.作者简介:张洪昌(1980-),男,山东烟台人,武汉理工大学机电工程学院硕士研究生.高精度恒温控制电路张洪昌,田会方,赵 恒(武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉 430070)摘 要:常用的温度调节方法有继电式调温、调压器调压调温和电子式(多用可控硅)调压调温等几种。
继电式调温依靠继电器的频繁切换来保持温度,它的温度调节比较粗略,精度不高,响声大,使用寿命低。
调压法调压的特点是对电网电压影响小,但比较笨重,调节粗糙,精度较低。
而可控硅调压调温的特点是体积小、无噪声、调节方便且控制精度高,但对电网会产生一些影响,适用于科研实验等小功率加热器。
所设计的恒温控制电路由于采用单片机作为控制器,其电路设计简单,控制精度高,可达到±0.04℃。
关键词:可控硅;移相调压;P I D 算法;移相控制中图法分类号:T P 273.2 文献标识码:A1 引 言在实际工作和科研中,许多实验均需要用加热器来加热实验对象,使其达到并保持在某一设定温度,而且在实验过程中,对象的温度有时要求稳定性很高,有时需要不断地调节。
常用的调节方法有继电式调温、调压器调压调温和电子式(多用可控硅)移相调压调温等几种。
可控硅调压调温的特点是体积小、无噪声、调节方便、控制精度高,但会对电网产生一定影响,适用于科研实验等小功率加热器,笔者设计的高精度恒温控制电路采用单片机作为控制器,其电路设计简单,控制效果好,以下将对利用可控硅设计的恒温控制电路做具体的介绍和分析。
2 控制原理在交流电的一个周期中,从过零点起,延时一段时间再给可控硅一个触发信号使其导通。
这样,加在负载上的有效功率由延迟导通时间控制,延迟导通时间越长,负载的有效功率越低。
因此,可对可控对象的温度进行控制[1]。
加热器的温度控制电路结构图如图1所示。
图1中,U 1为电压;U 2为可控硅调节后的制热电压;T 为加热器反映到温度传感器的温度;T c 为反馈给温度控制算法计算移相控制量的温度信号;T k 为温度控制给定值;C t 为经过温度控制算法计算后的移相控制值,即可控硅延迟导通时间;P 为控制触发电路的电压;a 为触发可控硅导通的脉冲信号。
整个电路可分成过零检测电路、温度检测电路、控制电路和算法计算主电路4个部分。
3 温控电路的设计与分析3.1 过零检测电路过零检测电路如图2所示。
图1 加热器的温度控制电路结构图图2 过零检测电路T 为单向光耦,隔离220V 交流电与V CC ,因此,必须使用元件D 整流使交流的负半周期变为正。
K I N T 0输出的为过零点的信号。
3.2 可控硅触发控制电路可控硅触发控制电路如图3所示。
图3 可控硅触发控制电路图3中元件M 2是隔离式双向触发可控硅的专用芯片;元件TR I 2是双向可控硅;当Kou t 1端有脉冲输入时,可控硅即可被触发导通。
该电路简单实用,没有复杂的芯片,对温度控制能够起到很好的效果。
3.3 温度检测电路温度检测使用的是集成数字温度传感器D S 18B 20。
D S 18B 20是DALLA S 公司生产的一种线式数字温度传感器,具有3引脚TO 292小体积封装形式;温度测量范围为-55℃～+125℃,内置12位精度的A D 转换器,其测温分辨率可以达到0.0625℃;其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生;多个D S 18B 20可以并联到3根或2根线上,CPU 只需一根端口线就能与诸多D S 18B 20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。
3.4 算法软件设计算法计算主电路是控制的核心。
算法是通过程序在单片机中完成的,其过程主要是根据当前的检测温度,计算出过零点至导通的延迟时间。
由于单片机计算速度快,定时时间单位小(一般是1Λs ),因此,经过算法计算得到的延迟时间精确度高,可以达到市电整流后周期(10m s )的万分之一,控制的精度非常高。
温度控制的控制算法很多,这里采用P I D 算法,其实现过程简单,计算量小,控制效果好。
数字式P I D 控制式为P dlt =K p ×[e (t )-e (t -1)]+K i ×e (t )+K d ×[e (t )-2×e (t -1)+e (t -2)]其中,P dlt 为上次输出量的增加量;e (t )为设定温度与当前温度的差值。
P I D 控制过程最主要是各个参数的选择。
时间周期T 的选择一般在经验值20s 的基础上调整,周期T 确定后,在单片机中定时的方法很多,这里采用的是根据市电过零的次数乘以市电整流后的周期;K p 、K i 、K d 的参数主要根据以下现象进行调整:(1)加温很迅速就达到目标值,但是温度过冲很大。
K p 太大,致使在未达到设定温度前加温比例过高;K d 过小,致使对对象的反应不敏感。
(2)加温经常达不到目标值,小于目标值的时间较多。
K p 过小,加温比例不够;K i 过小,对偏差补偿不足。
(3)经常波动,上下偏差较大。
K d 过小,致使对对象的反应不敏感,反应措施不力;K i 过大,使系数的调节被淹没;T 过小,加热来不及传到测温点。
(4)受环境影响较大,稍微变动就会引起温度波动。
K d 过大,致使对对象的反应太敏感,反应措施调节量过大;T 过大,不能及时修正。
这种人工P I D 参数调整的方法,实验次数比较多,调试过程时间长。
一般情况下,当基本P I D 控制算法能够运行时,可以将模糊控制、自整定控制等算法添加其中,以便能够快速整定参数。
但从试验结果来看,为了达到高稳定度控制,还需要根据自整定的参数值做适当调节[2]。
4 结束语当电路硬件安装好后,还要反复调试P I D 控制参数,使其控制效果达到最好。
例如,以220V 交流电供电,用400W 的加热丝加热,对20L 铁箱进行空气恒温控制,根据时间和对应的温度,大体93第28卷第4期张洪昌等:高精度恒温控制电路图4 P I D 控制升温曲线可以绘出P I D 控制升温曲线如图4所示。
这里各个参数分别为:t =15s,K p =31,K i =0.9,K d =20。
由于加热器不同,工作环境不同,各个参数应根据实际情况来调整。
由于采用精密延迟时间控制可控硅导通,可以准确地控制加热器的有效功率,在运行一段时间后,加热器两端的有效电压基本保持不变,使温度能够长时间稳定不波动。
从实验结果看,温度可以稳定在±0.04℃,对于温度稳定要求比较高的情况,是一个非常有效的控制方法。
参考文献:[1] 刘 晶.可控硅调压法控制加热器恒温的电路设计[J ].黑龙江水利科技,2002(2):34-36.[2] 王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M ].北京:北京航空航天大学出版社,2002.On Con stan t Tem pera ture Con trol C ircu it w ith H igh Prec isionZ hang H ong chang ,T ian H u if ang ,Z hao H engAbstract :T he common w ays of temperature contro l are the relay type contro l ,vo ltage regulato r contro l and the electricity type contro l ,etc .T he relay type contro l m aintains the temperature w ith dependence on the frequent relay cut .It is sketchy w ith no h igh p recisi on ,h igh no ise and sho rt life .T he influence of vo ltage regulato r contro l to electricity netw o rk and vo ltage is s m all.How ever ,it is quite unw ieldy ,rough and the p recisi on is low .T he silicon -contro lled rectifier is of s m all vo lum e ,no no ise ,convenience and h igh p recisi on .But it m ay affect the electricity netw o rk and so is suitable fo r low pow er heater .Since the single ch i p is taken as the contro ller ,its circuit design is si m p le w ith h igh p recisi on ±0.04℃,.Key words :silicon contro l ;phase sh ift vo ltage regulati on ;P I D algo rithm ;phase sh ift contro lZhang Hongchang :Po stgraduate ;Schoo l of M echanical and E lectrical Engineering ,WU T ,W uhan 430070,Ch ina .[编辑:王志全]04武汉理工大学学报・信息与管理工程版2006年4月。