02.恒温水箱的通断控制剖析
定量恒温水箱的原理
定量恒温水箱的原理
定量恒温水箱是一种用于控制水温的设备，通过调节加热功率和冷却功率，将水温稳定在设定的目标温度上。
其原理如下：
1. 加热功率控制：设备内置有加热器，通过调节加热器的功率大小，可以控制加热器的加热速度，从而调节水的温度。
一般来说，加热器的功率越高，加热速度越快，温度上升越迅速。
2. 冷却功率控制：设备内置有冷却器，通过调节冷却器的功率大小，可以控制冷却器的冷却速度，从而调节水的温度。
一般来说，冷却器的功率越高，冷却速度越快，温度下降越迅速。
3. 温度传感器：设备内置有温度传感器，用于实时监测水温的变化。
传感器将检测到的温度信号送至控制系统。
4. 控制系统：控制系统根据温度传感器检测到的温度信号，与设定的目标温度进行比较，通过调节加热功率和冷却功率的大小，实时调控水温。
5. 维持恒温：当检测到水温低于设定的目标温度时，控制系统会提高加热功率或降低冷却功率，使水温上升到目标温度；当检测到水温高于设定的目标温度时，控制系统会降低加热功率或提高冷却功率，使水温下降到目标温度。
通过不断监测和调节加热功率和冷却功率，定量恒温水箱可以实现对水温的精确控制，使水温保持在设定的目标温度上。
恒温水箱的工作原理
恒温水箱的工作原理恒温水箱的工作原理什么是恒温水箱恒温水箱是一种可以保持恒定温度的设备，常见于实验室、医院和工业生产中。
它通过控制水的温度来确保内部环境的恒定，从而满足特定需求。
工作原理概述恒温水箱的工作原理可以分为以下几个步骤：1.加热水2.保温3.温度控制加热水恒温水箱通过加热系统提供热量，使水达到预设的温度。
加热系统通常由加热器和温度传感器组成。
当传感器检测到水温低于设定温度时，加热器开始工作，向水中传输热量，直到温度达到设定值。
保温一旦水温达到设定值，恒温水箱会利用保温材料包裹水箱，以减少热量的流失。
保温材料通常是优质的绝缘材料，能防止热量向外界散失，从而保持水温的稳定。
温度控制恒温水箱需要一个温控系统，以保持水温的恒定。
温控系统由控制器和传感器组成，用于监测水温并进行调节。
当水温低于预设温度时，控制器会发出指令，启动加热系统；当水温超过预设温度时，控制器则会停止加热，以保持稳定的工作温度。
恒温水箱的具体结构与特点恒温水箱的结构和特点可以根据具体的设计和用途而有所差异。
下面是一些常见的结构和特点：•水箱：通常由不锈钢等耐腐蚀材料制成，具有良好的密封性和耐用性。
•加热系统：常见的加热方式有电加热、蒸汽加热等。
不同方式的加热系统适用于不同的工作环境和温度范围。
•保温材料：一般采用聚苯乙烯、玻璃纤维、气泡纸等绝缘材料，具有优良的保温性能。
•温控系统：常见的温控系统有PID控制器、微处理器控制器等，能够提供精确的温度控制和稳定性。
应用领域及意义恒温水箱在科研、实验室、医疗、化工、食品等领域起到了重要作用。
具体应用包括：•实验室：用于温度敏感实验，如酶活性研究、生物化学实验等。
•医疗：用于温度敏感的药品储存和检测，如疫苗、血液制品等。
•工业生产：在某些工业过程中需要维持恒定温度，如发酵、晶体生长等。
恒温水箱的使用可以提高实验的准确性和可重复性，保护药品和试剂的稳定性，提高工业生产的效率。
总之，恒温水箱通过加热、保温和温度控制的方式，保持水温的恒定。
恒温水箱原理
恒温水箱原理恒温水箱是一种能够保持水温稳定的设备，通常用于实验室、医疗设备和工业生产中。
它的原理是利用恒温水箱内的恒温系统，通过控制加热和冷却装置来保持水温恒定。
下面将详细介绍恒温水箱的原理。
首先，恒温水箱内部包括一个水箱和一个恒温系统。
水箱通常由耐高温材料制成，能够承受高温和压力。
恒温系统则由加热装置、冷却装置、温度传感器和控制器组成。
加热装置可以是加热棒或加热管，通过电能或其他能源产生热量。
冷却装置通常是制冷剂循环系统，能够吸收热量并降低水温。
温度传感器用于监测水温，控制器则根据传感器的信号来调节加热和冷却装置，以保持恒定的水温。
其次，恒温水箱的工作原理是通过控制加热和冷却装置来平衡热量的吸收和释放。
当水温低于设定温度时，控制器会启动加热装置，向水中输送热量，使水温升高。
相反，当水温高于设定温度时，控制器会启动冷却装置，将热量从水中抽走，使水温降低。
通过这种方式，恒温水箱能够保持水温在一个恒定的范围内，满足实验和生产过程中对温度稳定性的要求。
最后，恒温水箱的原理应用广泛，不仅可以用于保持水温恒定，还可以用于其他液体的恒温控制。
在实验室中，恒温水箱常用于生物化学实验、细胞培养和酶反应等需要精确温度控制的实验中。
在医疗设备中，恒温水箱常用于血液分离、药物储存和医用试剂的稳定保存。
在工业生产中，恒温水箱常用于化工反应、食品加工和制药过程中对温度稳定性要求较高的环节。
总之，恒温水箱通过恒温系统的控制，能够实现对水温的精确控制和稳定保持。
它的原理简单而有效，应用广泛，为实验室、医疗设备和工业生产提供了重要的温度控制解决方案。
恒温水箱 原理
恒温水箱原理
恒温水箱是一种能够保持恒定温度的装置，常用于实验室、医疗机构、工业生产等领域。
其原理主要涉及到热传导、热平衡和自动控制。
热传导是恒温水箱内部温度均匀分布的基础。
水箱内部通常包含一个加热元件（如电加热棒）和一个冷却元件（如散热器）。
加热元件通过提供热量来提升水箱内部的温度，而冷却元件则通过散热来降低水箱内部的温度。
热量会通过水体的传导作用迅速传输到水箱内的其他区域，从而实现整个水箱内部温度的均匀分布。
热平衡是恒温水箱实现恒温控制的基本原理。
一旦水箱内部温度达到设定的目标温度，加热元件和冷却元件就会根据温度差异自动调整其热量输出和散热能力，以达到热平衡的状态。
当温度过高时，冷却元件会增加散热量以降低温度；当温度过低时，加热元件会增加加热量以提升温度。
通过不断地调整热量输入和输出，水箱内部的温度可以被维持在恒定的数值。
自动控制是实现恒温水箱稳定工作的关键。
水箱通常配备了一个温度传感器，可以实时监测水箱内的温度。
温度传感器将实时温度信息反馈给控制系统，控制系统根据设定的目标温度和实时温度之间的差异来控制加热元件和冷却元件的工作。
通常，控制系统使用一种叫做负反馈控制的原理，即根据温度差异来调整加热和冷却的能力，以使得实际温度接近设定的目标温度。
这种自动调节的过程可以持续进行，从而实现恒温水箱的稳定工作。
综上所述，恒温水箱通过热传导、热平衡和自动控制的原理来实现恒定温度的控制，为各种需要恒定温度的实验和应用提供了可靠的温控环境。
医用恒温水箱水位控制系统原理及维修
医用恒温水箱水位控制系统原理及维修摘要：随着现在电子技术的发展，温度测量的利用在许多地方都有比较大的发展空间，许多质量好而且便宜的温度传感器被设计开发，在温度检测控制和测量方面得到了较大的应用。
温度、压力、液位和流量是四中最常见的过程变量，其中温度是一个非常重要的过程变量。
因此国内外对恒温水箱的研究越来越深入，恒温水箱的用途也越来越广泛，恒温水箱控制系统不仅促进了科技的发展和医用使用，也提高了人民的生活水平。
恒温箱控制系统的性能在很大程度上取决于对温度的控制性能，关键词：恒温箱传感器水位控制系统医用恒温水箱，儿科尤其是新生儿科的一种设备，我们常称暖箱。
那些刚出生的宝宝如早产的低体重的出生时窒息的宝宝通常需要放到暖箱里。
在里面可以营造一个接近子宫的温暖环境，减少刚出世宝宝对外界环境的不适应，在里面只需要穿一件内衣，方便我们观察呼吸心跳等生命指征，还可以在里面做治疗。
一、系统结构原理1.1自动控制系统的组成(1)自动控制系统由控制对象和制动控制设备组成。
即由控制对象、传感器、控制器和执行器所组成的闭环控制系统。
（2)所谓控制对象是指所需控制的机器、设备、或生产过程。
(3)被控参数是所需控制和调节的物理量或状态参数化，即控制对象的输出信号，如房间温度、水箱水位。
(4)被控参数的预定值(或理想值)称为给定值(设定值) 。
给定值与被控参数的测量值之差称为偏差。
(5)扰动是指除给定输入之外，对系统的输出有影响的信号的总称。
(6)传感器是指把被控梦数成比例地转变为其他物理量信号(如电阻、电势.电流、气压、位移)的元件或仪表，如热电阻、热电偶等，如果传感器所发出的信号与后面控制所要求的信号不一一致时，则需要增加一一个变送器，将传感器的输出信号转换成后面所要求的信号。
(7)控制器是指将传感器送来的信号与给定值进行比较，根据比较结果的偏差大小，按照预定的控制规律输出控制信号的原件或仪表。
(8)执行器是动力部件，它根据控制器送来的控制信号大小改变调节阀的开度，对控制对象施加控制作用，使被控参数保持在给定值。
恒温水箱的结构及原理 恒温水箱操作规程
恒温水箱的结构及原理恒温水箱操作规程水的比热比空气大，吸取的热量变化波动较大时温度变化不是很大，而且水加热到沸点时温度则不会再上升，除非全部的水都蒸发掉！所以加热比较简单使温度保持在一个很小的温度范围内。
恒温水箱的结构：1、恒温水箱外壳接受静电喷塑。
2、内胆和上盖接受不锈钢制成，耐腐蚀、易清洗。
3、加热方式为“U"型浸入式电热管加热。
4、接受先进电子技术，智能式控温，控温精度高。
恒温水箱的工作原理是通过电子继电器对加热器自动调整，当恒温槽因热量向外扩散等原因使体系温度低于设定值时，继电器迫使加热器工作，到体系再次达到设定的温度时，又自动停止加热。
通过搅拌器使热量均匀。
恒温掌控器在控温的同时，地反应了被控温部位的温度值。
恒温水箱的原理：1.温度探头2.制冷压缩机3.热风机（有的用红外线加热,或是直接用电阻丝加热）温度探头的测量端伸在恒温箱内部的空气中,不能与物体或是箱避接触,实时监测箱内的温度,在掌控面板上,可以设置恒温箱的恒温范围,即设置允许的温度上限和下限,当探头检测到温度低于下限时,开启热风机加热.温度开始回升.当探头检测到温度高于上限时,开启制冷压缩机制冷,温度下降.如此来回掌控。
有的恒温箱可以设置偏离度,比如说正常情况下,温度应是达到下限时开始加热,此时加热稍晚,由于在加热开始后,温度可能还要下降一段时间,这时可以设置偏离度,使之提前加热或制冷。
三用恒温水箱的结构是怎样的呢？三用恒温水箱外壳接受优质冷扎板烤漆，内胆和上盖接受优质不锈钢制成；加热方式为“U型浸入式电热管加热，温度控温接受数字式电子控温；读数直观精准，在使用范围内可任意调整。
三用恒温水箱的结构本产品外壳接受优质冷扎板烤漆，内胆和上盖接受优质不锈钢制成；加热方式为“U”型浸入式电热管加热，温度控温接受数字式电子控温，读数直观精准，在使用范围内可任意调整。
三用恒温水箱使用方法使用时必需先加水于水箱内，再接通电源；搅拌开始工作,然后温度选择，设定所需的温度值（精准明确到0.1℃），设定温度：按SET键可设定或查看温度设定点。
恒温水箱控制系统调研报告
本科生毕业论文(设计)调研报告题目：恒温水箱控制系统学生姓名：冯明勇学号： 06210133 专业班级：自动化0601 指导教师：梅英老师完成时间： 2010.1.31一、课题任务设计一个用单片机控制水温的恒温控制系统，以单片机为主控器，利用PID 控制原理及PWM技术实现对水箱内水温的控制，使水箱中的水温保持在设定温度的±1℃范围内。
设计包括系统软硬件设计。
1、目的1、培养综合运用所学的知识独立分析问题和解决问题的能力；2、培养学生的创新意识和创新能力；3、增强学生理论分析、实验研究、文献查阅、计算机运用和文字表达等方面的能力；4、开启心智，培养专业思维，为以后工作打下良好的基础。
2、要求完成3秒温度传感器读一次温度并显示；完成在10分钟之内达到设定的温度值；完成一直保持设定的温度（在误差范围之内）；完成改变设定温度时，控制的水温能达到设定的温度。
二、方案选择本系统若根据课题要求可有多种实现方案（1）方案一此方案是传统的一位式模拟控制方案，选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值和设定值比较后，决定加热或不回热。
系统受环境影响大，不能实现复杂的控制算法，不能用数码显示，不能用键盘设定。
（2）方案二此方案是传统的二位式模拟控制方案，其基本思想与方案一相同，但由于采用上下限比较电路，所以控制精提高。
这种方法还是模拟控制方式，因此也不能实现复杂的控制算法使控制精度做得较高，而且仍不能用数码显示和键盘设定（3）方案三此方案采用89S51单片机系统来实现。
单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制看法和逻辑控制。
可实现数码显示和键盘设定等多种功能，系统电路框图如下：方案一和方案二是传统的模拟控制方式，而模拟控制系统难以实现复杂控制规律，控制方案的修改也较麻烦。
而方案三是采用以89S51为控制核心的单片机控制系统，尤其对温度控制，它可达到模拟控制所达不到的控制效果，并且可实现显示、键盘设定等多种功能，又易于扩展，大大提高了系统的智能化，也使得系统所测结果精度大大提高。
恒温水箱原理
恒温水箱原理
恒温水箱是一种用于实验室和工业生产中的设备，它能够保持水温的恒定，为
实验和生产提供稳定的温度环境。
恒温水箱的原理是通过控制加热和冷却系统，使水箱内的水温保持在设定的恒定温度，从而满足实验和生产的需求。
恒温水箱的原理主要包括加热系统、冷却系统和温度控制系统。
加热系统通过
加热元件（如加热棒或加热管）向水箱内的水进行加热，当水温低于设定的恒定温度时，加热系统会启动，向水箱内输送热量，使水温升高。
冷却系统则通过冷却元件（如冷却器或冷却风扇）向水箱内的水进行冷却，当水温高于设定的恒定温度时，冷却系统会启动，带走水箱内的热量，使水温降低。
温度控制系统是恒温水箱的核心部分，它能够实时监测水箱内的水温，并根据
设定的恒定温度进行控制。
当水温偏离设定的恒定温度时，温度控制系统会通过控制加热系统或冷却系统来调节水温，使其保持在恒定温度范围内。
温度控制系统通常采用微处理器或PLC控制，具有高精度和稳定性。
恒温水箱的原理基本上就是通过加热和冷却系统的配合，结合温度控制系统的
精准调节，实现水温的恒定。
这种恒温水箱不仅可以用于实验室中的生化、生理学实验，还可以用于工业生产中的化工、医药、食品等领域。
它能够为实验和生产提供一个稳定的温度环境，保证实验和生产的准确性和可靠性。
总的来说，恒温水箱是一种非常重要的实验和生产设备，它的原理是基于加热、冷却和温度控制系统的协同作用，能够实现水温的恒定。
它在实验室和工业生产中有着广泛的应用，为实验和生产提供了稳定的温度环境，发挥着重要的作用。
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输入变量转换成可供测量的信号
热敏电阻：半导体材料
• • • • • PTC(正温度系数): BaTiO3（钛酸钡）或SrTiO3或PbTiO3，加热元件 NTC(负温度系数):锰、钴、镍和铜等金属氧化物，用作温度传感器 非线性Rt/R0=expB(1/T-1/273.15) 互换性差，易老化，温度范围-10~150℃ 分辨率高、灵敏度高-（1~8%/℃）、响应速度快
t ( ) t0 (t ( 0 ) t0 )e 加热器全开时：
U ( 0 ) c
U ( 0 ) Q0 (1 e c ) U
加热器全关时：t ( ) t (t ( ) t )e 0 0 0
U ( 0 ) c
17
2.通断控制下恒温水箱的数学模型
ymax y () y ()
静态误差（静差，稳态误差，steady-state error）：静态下输 出量的期望值与输出量的实际值之间的差。
13
2.通断控制下恒温水箱的调节特性
基本概念
超调 静差
回差
稳态值
设定值
回差
14
2.通断控制下恒温水箱的调节特性
水温的变化范围是多少？
1.恒温水ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通断控制器的构成
执行器（actuator）：驱动机械或系统实现对控
制对象进行调节的装置。
继电器 加热器
8
1.恒温水箱控制功能的实现方式
① 水银触点温度计控制
② 双金属片温度控制器
9
1.恒温水箱控制功能的实现方式
③ 电子电路控制
加热器开状态
加热器关状态
Rt_off
Rt_set
Q0 1 2Ut c ln( ) c Q0 1 U 2Ut c
18
2.通断控制下恒温水箱的数学模型
讨论：平均水温tm
U U U d Q r Q Q 1 0 0 0 t m t0 ( ( tc )e c d (( tc )e c (1 e c ))d ) 0 d r 0 2U 2U U
1
第2章 恒温水箱的通断控制
主要内容
1. 恒温水箱通断控制器的构成
被控对象、传感器、控制器、执行器
控制功能的实现方法
2. 通断控制下恒温水箱的调节特性
3. 恒温水箱的实际控制过程
4. 拉氏变换分析方法
5. 第1次大作业：恒温水箱通断控制
3
1.恒温水箱通断控制器的构成
被控对象（control plant）：指被控设备或 过程。
讨论：通断周期
tset t0 Q0
时:
t t0
Q0
U
，最大可能温升 Q0
U
t set t 0 t c c ln( ) r 回差为∆tc时: d 2U U t set t 0 t c
时间常数：c/U 通断周期由Q0/U∆tc决定
4
1.恒温水箱通断控制器的构成
传感器（sensor）：测量系统中的一种前置部件，它将
输入变量转换成可供测量的信号
金属电阻温度传感器: 铂、铜、镍
• • • Pt10, Pt100, Pt1000, Cu50, Cu100 线性度好，稳定性好，测量精度高 分辨率不高（0.4%/℃）
5
1.恒温水箱通断控制器的构成
6
1.恒温水箱通断控制器的构成
控制器（controller）：接受传感器发出的被控对
象的状态信息，经过处理，输出控制命令
PLC (Programmable Logic Controller) DDC (Direct Digital Controller)
DDC
PLC: from left to right; power supply, controller, relay units for in- and output 7
目录
第1章 绪论
恒温水箱通断控制实验
第2章 恒温水箱通断控制 第1次讨论课：恒温水箱通断控制 第3章整体式恒温恒湿机组的控制 第2次讨论课：整体式恒温恒湿机组的控制 第4章 散热器实验台的控制1、2 第3次讨论课： 散热器实验台的控制 第5章 空调系统的控制调节1 、2 第4次讨论课：空调系统的控制调节 第6章 冷热源与水系统的控制1 、2 第7章 通信网络技术 第8章 建筑自动化系统 第5次讨论课：动手操作
Rt_on
热敏电阻阻值
10
1.恒温水箱控制功能的实现方式
④ 基于计算机的控制
获取设定和回差 读取AD值
计算温度值t
是
温度变 送器
计算机 (控制器)
t>tset+Δ t 否 是
关闭继电器，电加热 器停止加热
t<tset-Δ t
否
打开继电器，电加热 器开始加热
11
2.通断控制下恒温水箱的调节特性
基本概念
水温波动的周期是多少？
水温达到稳定状态时平均水温等于设定温度？
15
2.通断控制下恒温水箱的数学模型
加热量
加热量 加热器开状态 Q0
加热器关状态
0
t ton Q0 Q ( ) Q ( ) toff t t on 0 t toff
t_on t_set t_off 温度值
回差（滞后误差 Hysteresis error）：在全范围内，同一输入所 对应的上、下行输出之间的差值。 通断控制回差：启动或停止调节装置时的被控参数与设定值之 间的差值。
12
2.通断控制下恒温水箱的调节特性
基本概念
超调（Overshoot）: In control theory, overshoot refers to an output exceeding its final, steady-state value.
16
2.通断控制下恒温水箱的数学模型
水箱的简化模型
忽略传感器、加热器的惯性 水箱内的水温均匀一致
dt c Q U (t t0 ) d
通解: t ( ) t0 (t ( 0 ) t0 )e
U ( 0 ) c
( 0 ) Q U c e d 0 c