慧聪供热采暖网 通过电子器件所组成监测、分析、控制、调节与维系电路,组成了精准控制环境温度及稳定的电暖器环境温度控制系统——当然,因为成本问题并不是所有电暖器都会采用这么复杂的温度调节与控制系统。
恒定的环境温度,可以给人们的工作、生活、休闲带来较高的舒适度体验。
那么,恒定环境温度控制系统的精准环境温度控制与调节是如何实现的呢?下面我们从它的设计原理上探讨一下。
电暖器的恒温控制系统一般是由传感器电路、温度控制电路、控制算法电路、反馈控制电路等组成温度动态调节系统对其进行动态调控,使电暖器能根据环境温度的变化状态自主对温度进行实时控制,从而实现环境温度的自动控制。实际设计中,温控系统会受到分析比较(控制算法)系统的控制,所以大多都将分析比较(算法控制)电路归纳到控制系统里面。
总体而言,精准温度调控系统是由测温系统、控制系统、温控系统三部分组成。
精准环境温度控制系统原理如图1-1。
图1-1
环境温度的变化被温度传感器感知后,将温度信号传递给比较分析(算法电路)电路,比较分析电路依据用户(程序)一面设定的期望恒定温度与实际温度比较后,经特殊算法输出控制指令,从而控制温控系统作出相应的反应,决定是否加热与停止。
一般在设计中常采用高速二极管作为传感器(如1N4148等),其具有不易损坏和廉价的特点。利用二极管的PN结温度特性,通过对高速二极管两端电压的压降变化来间接反映出温度的变化,从而起到对环境温度的测量作用,实现将温度信号的物理特性转变为动态的波动电压信号(如图1-2),再经信号放大电路进行滤波和放大后输出给分析电路(如图1-3)。
图1-2
图1-3由集成运放芯片LM324N组成的信号放大与滤波系统
对小信号放大的倍数必定是一个数量级或更多级,而放大的准确程度恰恰决定了其精度。一般都是利用差分放大电路对其处理来得到相对“干净”的环境温度实时变化的信号。
图2-3
信号放大电路一般是将取样mV温度变化信号放大至几百mV,以便供分析、控制使用,其电原理如图1-5。
图1-5
比较分析电路如图1-6所示。
图1-6
温控电路是利用输出周期波给可控硅开关,通过控制其占空比,改变每秒的导通次数进而控制加热时间,进而产生加热与维系两种工作状态。如图1-7所示。
图1-7
但由于可控硅的负载能力有限,故在电暖器的实际控制电路中是不能用可控硅来直接驱动加热管工作,还需要将可控硅的占空比控制信号转换为继电器与或(通断)工作状态的驱动电流(与或限阀电流要符合继电器工作的电流特性),通过继电器开关的通与断来控制电暖器加热管的工作,从而达到动态调整、控制环境温度的应用效果。
虽然控制系统的与或控制机制不如占空比调控机制那样可以平滑地控制加热器件的工作占比,但仍可通过频繁的与或转换来达到线性的加热管“占空比”,从而达到平滑调控环境的目的。
目前,电暖器出于对控制系统的稳定性与可靠性的需要,都使用继电器开关所组成的加热管“线性占空比”调控系统,较少使用可控硅矩阵或双栅场效应管矩阵所组成的曲线占空比调控电路,以提高控制电路持续、可靠工作的时长及工作环境的影响,减少故障率,但其工作的基本原理是一致的(如图1-8所示)。
图1-8
在环境温度监测与温度调控系统的电路设计与元器件选用上,法国AIRELEC(安澜)系列电暖器还是具有相当大的优势,一是传感器的选用非常好,分析比较电路的算法也相对要复杂、精准得多,从而使电暖器对环境的监控与调控能力得到极大的提高;二是其散热系统的散热效率较高,从而有效地降低了对继电器“与或”转换频繁的要求,并将其转化为更细小的阶梯控制,让环境温度的控制更精细。所以,“环境温度精准控制”一直是法国AIRELEC(安澜)系列电暖器为重要的产品特点。法国AIRELEC(安澜)为了确保产品的品质在元器件选择上也是精选了世界
为顶.级的器件厂商的产品,可靠性可以说达到了同类产品可达到的
优级。
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责任编辑:范俊芳
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