專利名稱：精密溫度控制儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種精密溫度控制儀，適用于熱工計量和精密溫度控制的其他過程場合。
目前所采用的精密溫度控制采用撥盤設定、微伏放大、偏差指示及PID調節(jié)，熱電偶的冷端補償采用銅電阻線性補償，市場上最好產品為DWT－702溫度控制儀，由于撥盤電阻網(wǎng)絡受阻值精度限制，即使已采用精度為0.05％的線繞電阻，其定值精度只能達到0.25級，采用的銅電阻線性冷端補償，在熱電偶S分度，0～50℃范圍內，理論計算最大誤差為＋7.43μV，約1.2℃以上，再加上該產品結構上不合理，始動漂移受冷端電阻溫度影響，實際測定誤差達50μV左右，很難滿足精密溫控場合的要求，另外，儀表的PID參數(shù)一次整定后，在同一對象的不同設定值時，調節(jié)效果相差很大，甚至引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，往往需要另行整定PID參數(shù)，使用帶來很多不便。
本實用新型的目的是克服現(xiàn)有溫控儀缺點，設計出一種更加精密的溫度控制儀，采用雙銅電阻非線性精密冷端補償電路，采用低漂移運算放大器和PID反饋網(wǎng)絡直接構成PID調節(jié)器，PID調節(jié)器輸出級增加限幅電路等措施，提高溫控的精度。
本實用新型采用的方案為用量程0－19.999毫伏的4 1/2 位數(shù)字顯示器顯示被測熱電偶的毫伏值并用精密多圈電位器設定毫伏值；采用雙銅電阻帶有二次項的非線性精密冷端補償電路；采用低漂移運算放大器和PID反饋網(wǎng)絡直接構成連續(xù)輸出的低電平PID調節(jié)器；在PID調節(jié)器的輸出級增加了由設定值控制的輸出限幅電路，以保障在同一對象不同設定值時具有相仿的調節(jié)效果，無須重新整定參數(shù)。
本實用新型實施例結合附圖加以說明。
圖1為定值器與冷端補償電路圖；圖2為低電平PID調節(jié)器原理圖；圖3為限幅電路；圖4為設定值限幅曲線。
由圖1所示，冷端補償器是一個由隨室溫阻值變化的雙銅電阻R4、R5和四個溫度系數(shù)接近零的錳電阻R2、R3、R6、R7組成的橋路，其輸出B、C端電勢即為一種與室溫成包含有二次項的函數(shù)關系的冷端補償電勢，在0～50℃范圍內，與熱電偶的S分度很接近，理論計算誤差很小，這可從表1，S分度，非線性冷端補償與線性冷端補償結果對照表中看出，現(xiàn)有技術采用線性補償，其最大誤差為＋7.43μV，約為1.2℃，本實用新型采用雙銅電阻非線性補償最大誤差為－0.57μV，約0.1℃。定值器由電阻R1、電位器W1、W2相連接組成，W2為雙動觸點的多圈電位器，W1為線繞電位器，這樣構成的定值器分辨率可以在1μV左右，而其對電源的負載是恒定的，因而可使穩(wěn)壓管D1始終工作在零溫度系數(shù)附近，以提高定值和冷端補償?shù)姆€(wěn)定性。
圖2為低電平PID調節(jié)器，它由低漂移運算放大器T2型號為OP－07和電阻R19、R20、R21、電位器W4以及電阻R18通過開關K1、K2與電容C5、C6、C7、C8、C9、C10連接的反饋網(wǎng)絡直接構成，R18既是反饋電壓的衷減電阻，又是積分電阻，這樣可以保證有足夠大的放大倍數(shù)Kp，又補償了運算放大器輸入阻抗不夠大的不足，使一個低漂移運算放大器能構成低電平PID調節(jié)器，由于運算放大器用OP－07其增益為3×105，因此，調節(jié)器的靜差1／KP。KIXV出很小，可在5μV以內，比例范圍XP可以通過W4調節(jié)，積分時間TI通過三刀開關K1構成1、2、4碼，以完成1－7檔調節(jié)，微分時間TD亦同樣可用三刀開關K2連接電容C8、C9、C10調節(jié)，TI、TD可單獨調節(jié)，也可以構成TD／TI為1／3的連動調節(jié)。
由圖3所示，它是由PID調節(jié)器的輸出級T3增加IC1、IC2、IC3、IC44個運算放大器構成的限幅電路，IC1及其外圍元件電阻R23、R24、R25、R26及電位器W5、電容C11構成一倒相放大以控制調節(jié)器輸出級三極管T4的限幅電流，IC3和IC4及外圍元件電阻和二極管構成了點1、點2改變由R28／R27構成的斜率以達到圖4，設定值——限幅值曲線的目的，由于使用對象不同曲線可以向左移動，則可調節(jié)W5達到，被限幅的調節(jié)器輸出級通過調節(jié)器輸出指示器顯示，通過調節(jié)器負載可控硅觸發(fā)器控制可控硅調壓器達到精精密溫控的目的。
本實用新型是一臺數(shù)字顯示的精密溫度控制儀，控制精度高，使用方便可廣泛用于需要精密溫度控制的領域。
表1S分度非線性精密冷端補償與線性冷端補償結果對照表
權利要求1.一種由冷端補償器、定值器、數(shù)字顯示器、PID調節(jié)器、可控硅調壓器組成的精密溫度控制儀，其特征在于冷端補償器是一個由雙銅電阻R4、R5和錳電阻R2、R3、R6、R7組成的橋路；定值器由電阻R1與電位器W1、W2相連接組成；PID調節(jié)器由運算放大器T2和電阻R19、R20、R21、電位器W4以及電阻R18通過開關K1、K2與電容C5、C6、C7、C8、C9、C10連接的反饋網(wǎng)絡直接構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的精密溫度控制儀，其特征在于定值器的電位器W2是為雙動觸點多圈電位器。
3.根據(jù)權利要求1所述的精密溫度控制儀，其特征在于PID調節(jié)器的輸出級T3增加由IC1、IC2、IC3、IC44個運算放大器構成的限幅電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的精密溫度控制儀，其特征在于構成PID調節(jié)器反饋網(wǎng)絡的開關K1、K2為三刀開關。
專利摘要本實用新型是一種數(shù)字顯示精密溫控儀，它采用了雙銅電阻帶有二次項的非線性精密冷端補償電路；由電阻及一個線繞電位器，雙動觸點的多圈電位器連接而成的高分辨率精密定值器；采用低漂移運算放大器和PID反饋網(wǎng)絡直接構成連續(xù)輸出的低電平PID調節(jié)器，并在其輸出級增加了由設定值控制的輸出限幅電路。本實用新型控制精度高、使用方便、可廣泛用需要精密溫控的領域。
文檔編號G05D23/32GK2042979SQ88211948
公開日1989年8月16日 申請日期1988年6月25日 優(yōu)先權日1988年6月25日
發(fā)明者王 琦 申請人:王 琦