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温度控制原理演示幻灯片.ppt

上传人:丰**** 文档编号:10250371 上传时间:2025-04-29 格式:PPT 页数:41 大小:7.45MB
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资源描述

1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,温度控制原理,2009-11-25,第二版,培训目的,通过本次培训,使大家掌握温度控制常用的元器件,以及温度控制的基本原理,以及常见问题的解决方案。,教材概述,课时:,1.5,课时,注意:请带笔和笔记本,做好培训笔记;另请把手机关机,或者设为振动。,前言,2025/4/29 周二,2,下次培训,试题讲解与讨论;,重点:主观题的讨论,预计培训时间:,2009-12-02,(下周星期三),2025/4/29 周二,3,目,录,温度控制常用的元器件,常见温度控制系统的组成与分析,PID,控制原理,常见温度控制

2、故障以及检修方法,2025/4/29 周二,4,一、温度控制常用的元器件,1,、温度传感器,A,),热电阻:如,PT-100,温度是表征物体冷热程度的物理量,它可以通过物体随温度变化的某些特性(如电阻、电压变化等特性)来间接测量,金属铂,(Pt),的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性,利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器。通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为,100,,电阻变化率为,0.3851/,。铂电阻温度传感器精度高,稳定性好,应用温度范围广,是中低温区(,-200,650,)最常用的一种温度检测器。,R=100+0.3851,*,t,电阻法,2025/

3、4/29 周二,5,一、温度控制常用的元器件,小结:线性的温度,/,电阻曲线,说明该传感器的精度非常高,稳定性好,2025/4/29 周二,6,一、温度控制常用的元器件,引出导线规格:,两线制,传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值,由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高,用于测量精度要求不高的场合,并且导线的长度不宜过长。,三线制,采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差,2025/4/29 周二,7,一、温度控制常用的元器件,常用保护管,备注:保护套管的材料以及厚度直接决定其,响应时间,2025/4/29 周二,8,一、温度控制常用的元器件,B,),.,热电偶:,K,

4、型热电偶(镍铬,-,镍硅),原理:,如果两种不同成分的均质导体形成回路,直接测温端叫测量端,接线端子端叫参比端,当两端存在温差时,就会在回路中产生电流,那么两端之间就会存在,Seebeck,热电势,即塞贝克效应。热电势的大小只与热电偶导体材质以及两端温差有关,与热电偶导体的长度、直径无关,E,t,=c,(,t-t,0,),电压法,(,mV,档),2025/4/29 周二,9,一、温度控制常用的元器件,特点:,热电偶具有构造简单、适用温度范围广、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快等特点,常用于高温区域、振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合;但其信号输出灵敏度比较低,容易受到

5、环境干扰信号和前置放大器温度漂移的影响,因此不适合测量微小的温度变化。,2025/4/29 周二,10,一、温度控制常用的元器件,2025/4/29 周二,11,一、温度控制常用的元器件,3.,温度传感器选型,确,定温度传感器类,型,实,际使用温度范,围,精度,尺寸,安装固定方式,温度传感,器的使用环境,注意:如,无特别约定,所有铂电阻温度传感器的头,部,5mm,长度为温度测量端。,2025/4/29 周二,12,一、温度控制常用的元器件,2.,固态继电器(,SSR,),SSR,是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件,他利用电子元器件的电、磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离,利用大功率

6、三极管,功率场效应管,单向可控硅和双向可控硅等器件的开关特性,来达到无触点,无火花地接通和断开被控电路。,一般普通型,SSR,可按电流值的,2/3,选用。,2025/4/29 周二,13,一、温度控制常用的元器件,结构:,三部分组成,:,输入电路,,,隔离,(,耦合,),和,输出电路,优点:,(,1,)高寿命,高可靠,:SSR,没有机械零部件,由固体器件完成触点功能,由于没有运动的零部件,因此在高冲击,振动的环境下工作,由于组成固态继电器的元器件的固有特性,决定了固态继电器的寿命长,可靠性高。,(,2,)灵敏度高,控制功率小,电磁兼容性好,:,固态继电器的输入电压范围较宽,驱动功率低,可与大多

7、数逻辑集成电路兼容不需加缓冲器或驱动器。,(,3,)快速转换,:,固态继电器因为采用固体器件,所以切换速度可从几毫秒至几微秒。,(,4,)电磁干扰小,:,固态继电器没有输入,线圈,,没有触点燃弧和回跳,因而减少了电磁干扰。大多数交流输出固态继电器是一个零电压开关,在零电压处导通,零电流处关断,减少了电流波形的突然中断,从而减少了开关瞬态效应。,2025/4/29 周二,14,一、温度控制常用的元器件,缺点:,(,1,)由于管压降大,导通后的功耗和发热量也大。,(,2,)固态继电器对过载有较大的敏感性,必须用快速熔断器(可按额定工作电流的,1.2,倍选择)或,RC,阻尼电路对其进行过载保护。固态

8、继电器的负载与环境温度明显有关,温度升高,负载能力将迅速下降。,散热底座,2025/4/29 周二,15,一、温度控制常用的元器件,3.,加热管:,电阻式、红外加热板,电阻式加热管:,2025/4/29 周二,16,一、温度控制常用的元器件,红外加热板:,主体为金属板,其中在沿主体平面方向设有多个电热管安装孔,各电热管安装孔按要求间隔设置;在电热管安装孔内设有电热管;在主体上表面设有纳米红外材料层,典型有志圣隧道炉,2025/4/29 周二,17,一、温度控制常用的元器件,当,2025/4/29 周二,18,一、温度控制常用的元器件,3.,温度控制器,A,),OMRON E5CZ-Q2/R2,

9、2025/4/29 周二,19,一、温度控制常用的元器件,电源,报警信号输出:两组常开触点,不带电源,输出信号:电压源信号,输出信号:无源继电器触点,输入信号:分别为类比信号、热电阻、热电偶,2025/4/29 周二,20,2025/4/29 周二,21,报警类型:,2025/4/29 周二,22,一、温度控制常用的元器件,B,),RKC REX-P96,:带多段程序控制功能,2025/4/29 周二,23,一、温度控制常用的元器件,4.,超温保护,原理性能:是当被控制对象的温度发生变化时,使温控器感温部内的工质产生相应的热胀冷缩的物理现象(工质体积变化),与感温部连通一起的膜盒产生膨胀或收缩

10、通过杠杆原理,带动开关通断动作,达到恒温目的。液胀式温控器具有控温准确,稳定可靠,开停温差小,控温调节范围大,过载电流大等性能特点。,2025/4/29 周二,24,一、温度控制常用的元器件,技术参数:,1,、电气性能:,16(3)A-250V,10(1.8)A-400V,2,、断开温度:温度设计范围,(-35,+320),,根据具体型号而定,3,、产品寿命:,10,万次,4,、电气强度:,AC2000V/1min,5,、常态绝缘电阻:,100M,6,、接触电阻:,50m,7,、潮态绝缘电阻:,10M,8,、温度响应速率:,1.0/min,9,、最小电流:,200mA,注意:,安装时不可将感

11、温管压变形,毛细管折弯半径不能小于,5mm,2025/4/29 周二,25,中间休息,2025/4/29 周二,26,二、常见温度控制系统的组成以及分析,1,、水槽加热:,温度、水位,A,)电路图,2025/4/29 周二,27,二、常见温度控制系统的组成以及分析,1,、水槽加热:,温度、水位,A,)实物接线图,AC220V,火线,AC220V,零线,AC220V,AC220V,启动,超温,2025/4/29 周二,28,C.,水槽加热系统分析,温度均匀性:循环水泵功率,影响温度精确性的干扰:传感器的响应速度、循环、产品的温度、其它槽液的带入等,超温抑制:超温保护、冷却水,2025/4/29

12、周二,29,2.,烤箱,A.,烤箱结构,返回,2025/4/29 周二,30,B.,烤箱加热系统分析,温度均匀性:循环风机功率、风口的开度,影响温度精确性的干扰:传感器的响应速度、循环、产品的温度、烤箱的密封性等,超温抑制:超温保护,降温速度:压缩气、排风速度以及排风量、新风口,2025/4/29 周二,31,三、,PID,控制原理,1.,温度控制的基本结构,2025/4/29 周二,32,三、,PID,控制原理,2.,温度控制,向温度控制器输入设定值使其动作,但在有些控制对象的特性下可能无法立刻让温度稳定下来。一般来说要加快响应速度,就会产生温度超出的过调节和温度振荡,如果要消除这些现象就只

13、能延迟响应速度。但是在有些用途下,例如(,1,)那样虽然发生了过调节仍要求尽快恢复稳定控制,或者如图(,3,)那样就算费些时间仍希望抑制过调节的情况也存在。也就是说对温度控制的评价随用途、目的的不同而不同。一把认为图(,2,)适当的控制波形。,振荡的响应(几次重复超调之后才稳定下来),合适的响应,难以到达变更后的设定值的响应(缓慢),2025/4/29 周二,33,三、,PID,控制原理,3.ON/OFF,控制,当前温度如果低于设定值,将输出,ON,,向加热器通电,如果高于设定值,将输出,OFF,后切断加热器。像这样以设定值为标准重复进行,ON/OFF,操作,将温度保持在固定水平的控制方式,操

14、作量只有,0%,和,100%,两种,2025/4/29 周二,34,三、,PID,控制原理,4.PID,控制,A.P,动作:,输出与输入成比例的输出的一种控制动作。对于设定值具有一个比例带,其中操作量(控制输出量)与偏差成比例的的动作就称为比例动作。一般当前温度低于比例带时操作量就是,100%,,在比例带内时操作量与偏差成比例逐渐缩小,设定温度与当前温度一致后操作量为,50%,。与,ON/OFF,动作相比这种控制的振荡较小且比较平滑。,如果在温度范围,0-400,的温控器中,将比例带设定为,5%,,其范围通过温度换算为,20,。此时,若设定温度为,100,,就会产生,90,以下输出完全为,ON

15、超过,110,则为,OFF,时间段,而,100,下,ON/OFF,的时间相同,2025/4/29 周二,35,三、,PID,控制原理,B.I,动作:,输出与输入的时间积分值成比例的输出的一种控制动作。在比例动作中会产生偏移,因此在比例动作中配合使用积分动作,随着时间推移,便宜会逐渐消失,控制温度就会与设定温度一致,2025/4/29 周二,36,三、,PID,控制原理,C.D,动作:,输出与输入的时间微分值成比例的输出的一种控制动作。比例动作和微分动作是对于控制结果的一种修正,因此对于剧烈的变化,相应必定会变慢。微分动作就是对这种现象的一种补救措施。通过添加与温度变化的斜率成比例的操作量来

16、进行修正动作。对于剧烈的干扰给予较大的操作量,尽早的回复原先的控制状态的一种动作。,2025/4/29 周二,37,三、,PID,控制原理,4.PID,控制,P:,无振荡平滑控制,I:,自动修正偏移,D:,加快对于噪声的响应(对干扰的抑制速度),2025/4/29 周二,38,三、,PID,控制原理,讨论:,实测温度与显示温度的偏差,实测温度与设定温度的偏差 区别?,设定温度与控制温度的偏差,2025/4/29 周二,39,四、常见温度控制故障以及检修方法,(,讨论,),故障,1,:温度均匀性差,(主要是烤箱),故障,2,:温度达不到设定值,故障,3,:经常性超温,故障,4,:显示温度与实际温度存在偏差,故障,5,:不加热,请大家讨论:,1.,可能存在的问题?,2.,如何检测?,3.,如何维修?,4.,如何预防?,烤箱结构图,2025/4/29 周二,40,考试,考试时间:,45min,考试方式:闭卷,2025/4/29 周二,41,

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