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浅谈自动控制中的温度控制

院士
2017-07-29 21:19:40    评分

在自动化控制中,由于温度对安全生产、安全运行的影响太大、太多、太直接,所以,温度的控制是一个应用较多、较普遍的控制,如气体的温度、液体的温度、物体表面的温度、物体内在的温度等等。

在早期的温度控制中,最原始的要算人工读取温度表数值,利用手动操作设备完成某种控制。在自动化温度控制中,许多情况下是利用某种器件产生的形变来实现控制的转变,如保险丝(片)在过流时产生高热熔断、空气开关在过流时,内部的金属片发热变形使自锁机构脱扣,这些过流控制实质上也是利用了温度控制的某些特点来实现的;电热水壶在达到一定温度时弹片翘起使电源切断;工业控制中使用较多的要数热电偶,它是将两根金属片的一端连接,在温度变化时未连接的两端会产生电压的变化,利用这个电压变化量,经过处理就可以驱动一些执行机构了。这里说的这些使用有的一直沿用至今,在许多场合都可以看到其身影(见图一)。


                       图一 常见的一种热电偶

现在的温度控制,有相当一部分是采用热敏电阻做控制的敏感元件,热敏电阻有体积小、成本低、安装更换简便的特点,当温度变化时,热敏电阻的阻值跟着变化,流过热敏电阻的电流也就随之发生变化,利用这个变化差值与初始设置进行比较,从而驱动执行元件实现控制(见图二);也有的直接利用阻值变化,设定阈值控制,

                     图二 某种热敏电阻的温度、阻值变化对照表

当热敏电阻中的电流达到某个值时,直接驱动三极管或其他的元件,执行某项控制动作。电气系统中的热过载继电器也是利用温度控制的原理制造的,当电机缺相、堵转等外在因素导致电机的工作电流瞬间上升时,其继电器内的特殊导电金属发热并及时切断电源,这样的一种保护装置的出现,使控制设备运行的状态更加完善和安全(见图三)。

                   

                             图三 热过载继电器


除了这些单纯的利用某种元件的温度控制以外,现在还进一步发展产生了利用部分电路完成的温度控制单元,并配上有测温探头、温度传感器的控制电路、保护电路,更进一步的就是利用单片机,使系统具有一定智能功能的控制兼保护电路(见图四)。在温度控制使用的材料、器件、组合单元的变化中,我们不难看出:使用的材料、器件越来越小、控制的范围越来越广、响应的时间越来越快、控制的精度越来越高。温度控制的温度节点选择,是控制系统的关键环节之一。

          

                       图四 某型号的温度传感器

设计控制系统和选择敏感元件、传感器件时,要综合考虑二者的特性,即:温度控制的范围要略小于安全生产允许的范围、响应的时间要快于安全生产允许的时间,而控制的精度则要稍高于产品规范的要求,只有这样才能保证所控制的系统,在出现轻微波动(或漂移)的情况下,完成所要求的任务。另外,温度控制系统还要有设置范围超限的不同提示,如因敏感元器件或执行机构老化而出现的某些偏差,接近设置规定的范围边缘时,系统会用自带的报警或显示功能提示用户,使其保证安全生产。






关键词: 自动控制          温度控制    

专家
2017-07-30 21:33:23    评分
2楼
谢谢楼主分享。

院士
2017-08-01 11:15:56    评分
3楼

不用谢,大家互相学习。


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