專利名稱：連續(xù)加熱型環(huán)境溫度補(bǔ)償恒溫控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型連續(xù)加熱型環(huán)境溫計補(bǔ)償恒溫控制裝置，屬于基本電器元件的恒溫控制系統(tǒng)。
已知常用的通斷式加熱裝置由于熱慣性造成的溫度過沖現(xiàn)象，溫度控制精度較低。
本發(fā)明的目的就是要克服通斷式加熱的缺點(diǎn)，提供一種連續(xù)加熱型環(huán)境溫度補(bǔ)償恒溫控制裝置。
本實(shí)用新型連續(xù)加熱型環(huán)境溫度補(bǔ)償恒溫控制裝置包括電源、線路板和恒溫槽等部分。
連續(xù)加熱型環(huán)境溫度補(bǔ)償恒溫控制電路如圖1所示，可分為溫差電壓檢測電路(1)、溫差電壓運(yùn)算電路(2)和壓控電流源(3)三部分，三部分的連接關(guān)系溫差電壓檢測電路(1)中電位器Rw和熱敏電阻Rt與溫差電壓運(yùn)放電路(2)中運(yùn)放A2的反相輸入端相連；電位器Rw0和熱敏電阻Rt0與運(yùn)放A1的同相輸入端相連；電阻R2、R3與運(yùn)放A1的反相輸入端和運(yùn)放A2的同相輸入端相連；溫差電壓運(yùn)放電路(2)中運(yùn)放A3的輸出端和壓控電流源(3)中運(yùn)放A4的同相輸入端相連。
溫差電壓檢測電路由電阻R1-R3、穩(wěn)壓二極管Dz、電容C、電位器Rw0、Rw以及負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻Rt和Rt0組成，其中熱敏電阻Rt被放置于恒溫槽中。設(shè)定Rw的值便設(shè)定了恒溫槽的溫度，設(shè)定Rw0的值便確定了環(huán)境溫度對控制電壓的補(bǔ)償深度。由R2、R3、Rw0和Rt0組成的橋路提供一個基本控制量Vs，當(dāng)恒溫槽體溫度達(dá)到設(shè)定值時，Vs控制壓控電流源補(bǔ)充對外熱交換造成的熱耗散。Vs隨環(huán)境溫度的變化而變化，環(huán)境溫度越低造成熱耗散量越大，則Vs越大，反之Vs越小。Rt檢測恒溫槽體的溫度并反饋給由R2、R3和Rw、Rt組成的橋路，經(jīng)比例運(yùn)算產(chǎn)生溫差電壓ΔV，恒溫槽體實(shí)際溫度與設(shè)定溫度相差越遠(yuǎn)，則ΔV絕對值越大，加熱功率越大；反之加熱功率越小，使恒溫槽體溫度逐漸逼近設(shè)定溫度。
溫差電壓運(yùn)算電路(2)由運(yùn)放A1-A3和電位器Rw1-Rw3組成。A1輸出基本控制電壓Vs，為系統(tǒng)在希望的工作點(diǎn)附近提供一個基本控制量。A2輸出一個差值控制電壓ΔV，為系統(tǒng)提供一個差值控制量，使系統(tǒng)向達(dá)到熱平衡的方向轉(zhuǎn)化。A3輸出實(shí)際控制電壓Vc-Vs-ΔY，作為實(shí)際工作電流的控制電壓去控制壓控電流源。當(dāng)恒溫槽的溫度達(dá)到設(shè)定的工作溫度時，反映溫差的參量ΔV消失，加熱絲以基本控制電壓Vs產(chǎn)生的電流連續(xù)地工作以補(bǔ)償熱量散失，使系統(tǒng)達(dá)到動態(tài)平衡。若恒溫槽體的溫度發(fā)生變化，反映溫度差值的參量ΔV又出現(xiàn)在控制量V0當(dāng)中進(jìn)行調(diào)節(jié)，使溫度恒定在設(shè)定的工作溫度上。
壓控電流源(3)由運(yùn)放A4、電阻R4和R5以及三極管T1、T2、加熱絲組成。壓控電流源輸出電流I0=β2×β1×V0/[R4(β1+1)]。實(shí)際工作過程中，為了提高系統(tǒng)對溫度變化的反映靈敏度，可適當(dāng)提高A2的放大倍數(shù)，即反饋深度，使較小的溫差對應(yīng)于相對較大的溫差電壓。
本控制裝置的優(yōu)點(diǎn)將差值控制量比例式地疊加在基本控制量上進(jìn)行反饋控制，采用連續(xù)加熱方式，不存在通斷式加熱由于熱慣性造成的溫度過沖現(xiàn)象，在同等保溫程度時，溫度控制精度較高，相對而言對保溫程度的要求不是特別嚴(yán)格。而且本控制電路基本控制量受環(huán)境溫度補(bǔ)償，可達(dá)到較高的溫度控制精度，溫度精度可達(dá)0.05℃以上。為滿足較高控溫精度的要求，溫差電壓檢測電路(1)中的元器件應(yīng)選擇溫度系數(shù)小的器件，而系統(tǒng)反饋深度應(yīng)視恒溫槽保溫程度而定。
本電路原理簡明，結(jié)構(gòu)簡單，可應(yīng)用于科研、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。


圖1為連續(xù)加熱型環(huán)境溫度恒溫控制裝置的電路圖，其中(1)溫差電壓檢測電路，(2)溫差電壓運(yùn)算電路，(3)壓控電流源。
實(shí)施例按著附圖1的電路制成線路板，采用15V電源用20Ω的電阻絲制成加熱絲和保護(hù)部分，放在恒溫槽內(nèi)，電路部分所用元器件清單如下R1: 10KΩ 1/8W R2: 10KΩ 1/8WR3: 10KΩ 1/8W R4: 1KΩ 1/8WR5: 1KΩ 1/8W Rt: MFT-602-40Rt0: MFT-602-40D2: LM336,5.0VRw: 10KΩ Rw0: 10KΩRw1: 100KΩ Rw2: 20KΩRw3: 100KΩ At: AD620A2: AD620 A3: AD620A4: CA3140T1: 3DG12T2: 3DG56 C: 10μF,16V加熱絲電阻絲，20Ω
權(quán)利要求1.連續(xù)加熱型環(huán)境溫度補(bǔ)償恒溫控制裝置，包括電源、線路板和恒溫槽，其特征在于該裝置的控制電路包括溫差電壓檢測電路(1)、溫差電壓運(yùn)算電路(2)和壓控電流源(3)三部分，三部分的連接關(guān)系溫差電壓檢測電路(1)中電位器Rw和熱敏電阻Rt與溫差電壓運(yùn)放電路(2)中運(yùn)放A2的反相輸入端相連；電位器Rw0和熱敏電阻Rt0與運(yùn)放A1的同相輸入端相連；電阻R2、R3與運(yùn)放A1的反相輸入端和運(yùn)放A2的同相輸入端相連；溫差電壓運(yùn)放電路(2)中運(yùn)放A3的輸出端和壓控電流源(3)中運(yùn)放A4的同相輸入端相連；(1)溫差電壓檢測電路由電阻R1-R3、穩(wěn)壓二極管Dz、電容C、電位器Rw0、Rw以及負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻Rt和Rt0組成，其中熱敏電阻Rt被放置于恒溫槽中；(2)溫差電壓運(yùn)算電路由運(yùn)放A1-A3和電位器Rw1-Rw3組成；(3)壓控電流源由運(yùn)放A4、電阻R4和R6以及三極管T1、T2、加熱絲組成。
專利摘要本實(shí)用新型連續(xù)加熱環(huán)境恒溫補(bǔ)償恒溫控制裝置,它包括電源、線路板和恒溫槽,其控制電路由溫差電壓檢測電路(1)、溫差電壓運(yùn)算電路(2)和壓控電流源(3)三部分組成。該裝置克服了通斷式加熱由于熱慣性造成的溫度過種現(xiàn)象,在同等保溫程度時,溫度控制精度高,可達(dá)0.05℃以上。
文檔編號G05D23/00GK2341184SQ97231878
公開日1999年9月29日 申請日期1997年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月30日
發(fā)明者張升偉, 張德海, 張俊榮 申請人:中國科學(xué)院長春地理研究所