溫度控制實驗板實驗指導(dǎo)書

溫度控制是日常生活、工業(yè)生產(chǎn)等經(jīng)常遇到的控制技術(shù)，我們家用的空調(diào)、冰箱、智能熱水器、電飯煲、帶熱浸泡的洗衣機等等，都需要溫控。而工業(yè)上使用的則更為廣泛，有些產(chǎn)品的質(zhì)量和溫控的有直接的關(guān)系。（溫度控制又是不太容易實現(xiàn)控制、不太直觀的一種控制。）因此，溫度控制是電子控制技術(shù)所不可回避的重要的一種控制技術(shù)。 
溫度控制實驗板是為了讓學(xué)生能直觀的了解溫控，并具有一定的實用性而設(shè)計的?？赏ㄟ^5KΩ電位器R7將溫控范圍設(shè)置在25~45攝氏度之間。老師可根據(jù)學(xué)生的情況安排實驗內(nèi)容。以下是簡單的溫控原理圖：

 
在電位器R7設(shè)置適當(dāng)?shù)闹岛螅绻麩崦綦娮鑂T大于R7和R8的電阻之和，則LM324的同相輸入端（+）的電平會高于反相輸入端（－）的電平，則輸出為高電平，使三極管T導(dǎo)通，繼電器得電，觸點吸合，進而使加熱裝置為恒溫箱加熱。
當(dāng)恒溫箱溫度上升，溫度傳感器（熱敏電阻）RT的阻值小于（R7+R8）時，LM324的負端電壓會高于正端，從而輸出低電平，三極管T截止，繼電器失電，觸點斷開，系統(tǒng)停止加熱。
具體的接線如下：

 
上面這種簡單的溫控電路的缺點是，在溫度達到溫控點時繼電器頻繁動作，這樣會影響繼電器和加熱裝置的使用壽命。在一些實際應(yīng)用中，如孵化小雞，溫度控制在37~39攝氏度之間即可，這樣如果將系統(tǒng)改進為區(qū)間溫控就既能滿足溫度的要求，又能提高系統(tǒng)的使用壽命。
以下就是用于區(qū)間溫控的原理圖：

 
系統(tǒng)中在高低兩個采溫點之間增加了一個電阻R2，并使用一個D觸發(fā)器達到區(qū)間溫控的目的。其工作原理為：
當(dāng)溫度傳感器RT的阻值大于R2+R7+R8時LM324的低溫檢測正端電位小于負端電位，觸發(fā)器SD端為0，進而觸發(fā)器Q輸出為高電平，三極管T導(dǎo)通，
繼電器吸合，加熱器加熱。
當(dāng)溫度上升到RT等于或稍大于R2+R7+R8時低溫檢測端輸出轉(zhuǎn)換為高電平，但是高溫檢測端RT+R2仍然大于R7+R8，因此高溫檢測端輸出仍然為低電平，D觸發(fā)器不反轉(zhuǎn)繼續(xù)保持原來的狀態(tài)，輸出Q仍為高電平，進而系統(tǒng)繼續(xù)加熱。
當(dāng)恒溫箱溫度上升到RT+R2小于R7+R8時高溫檢測單元的正端電壓小于負端電壓，則輸出由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，D觸發(fā)器將輸入端D的低電平置入觸發(fā)器，則輸出變?yōu)榈碗娖?，三極管截止，繼電器失電而停止加熱。
恒溫箱因為停止加熱而溫度下降，當(dāng)溫度下降在RT+R2大于R7+R8時高溫檢測單元輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，但低溫檢測單元輸出仍為高電平因而系統(tǒng)不會發(fā)生變化。
當(dāng)恒溫箱溫度下降到RT大于R2+R7+R8時低溫檢測單元輸出變?yōu)榈碗娖?，從而啟動新一輪加熱過程，系統(tǒng)從而實現(xiàn)區(qū)間溫控。
為了實現(xiàn)不同的溫控區(qū)間，實驗板提供了R1、R2、R3三個用于區(qū)間溫控的電阻，阻值分別為：75Ω、150Ω、300Ω，在溫度大約為38攝氏度時對應(yīng)的溫度變化區(qū)間幅度為：0.35度、0.7度、1.4度。學(xué)生可以根據(jù)自己的需要選擇電阻，也可以將R1、R2、R3進行串并聯(lián)組合以達到自己設(shè)想的溫控區(qū)間。
區(qū)間溫控的具體接線如下圖：

為了讓有能力的同學(xué)可以進一步的研究溫控知識，下面提供一些溫度傳感器的資料。
隨溫度控制實驗板提供的溫度傳感器（熱敏電阻）參數(shù)：10KΩ，B值為3380，精度為1%。阻值是指溫度在25攝氏度時傳感器的阻值為10KΩ；而B值滿足以下公式B=（LnR1-LnR2）/（1/T1-1/T2），Ln是以e為底的自然對數(shù)，R2、R1是溫度為T2、T1時的電阻值，B值越大說明阻值隨溫度的變化越快，更符合熱敏電阻材料的非線性效應(yīng)。根據(jù)此公式可以計算出不同溫度下傳感器的阻值；精度是指實際阻值和理論阻值之間的差不大于1%。根據(jù)這些參數(shù)可以計算出下表的溫度與阻值關(guān)系：

根據(jù)上表的數(shù)據(jù)，如果將R7和R8的電阻之和調(diào)整到上表的溫度值所對應(yīng)數(shù)值上，則簡單溫控的溫度即是對應(yīng)溫度，區(qū)間溫控即是溫控區(qū)間的中間溫度值。
如將R7和R8的電阻之和調(diào)整為6.23K(萬用表設(shè)置)則簡單溫控大約為38攝氏度；區(qū)間溫控如果采用R2為高、低溫檢測的中間電阻，則溫控范圍大概為37.5℃~38.5℃之間。

缺少一部分重要內(nèi)容，即實現(xiàn)閉環(huán)溫控的裝置。可能需要把加熱器和熱敏電阻安裝在一個箱子中吧？ 
原理講的很詳細，是否也需要講調(diào)試的方法？
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