1、前言
温度是生活及生产中最基本的物理量,它表征的是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在很多生产过程中,温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系[1]。而且在我们的日常生活中也使用微波炉、电烤箱、电热水器、空调等家用电器,温度与我们息息相关。另外在各高等院校的实验室中,无不将温度作为被控参数,构成微机测控系统,供学生作综合实验或课程设计。可见温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域,所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。
随着时代的发展以及人民生活水平的提高,人们对传统的育种,发酵等方法感到厌烦,它们不仅复杂而且麻烦。根据市场、用户等方面的实际需求,对恒温箱的要求也有不同,而恒温控制是恒温箱的核心,在允许的温度范围内,以较好设计方法,对于节省电能、延长设备的使用寿命均十分有利[2]。
电热恒温箱的实际应用环境,要求我们对它的设计要考虑好其工作的实际环境。而控制温度的先决条件是必须能够精确地掌握实时温度。可见,研制一套切合实际需要的温度检测系统是十分必要的。
电热恒温箱的单片机控制系统投入使用后,可精确显示实时温度,为温度控制提供依据,能满足各种实际需要,节省电力和人力,提高生产效率。不仅如此,通过历史温度记录数据的分析还可以对温控系统进行研究,为进一步开发和挖掘更好的电热恒温系统提供更多的理论依据[3]。
2、温度测控技术
温度测控技术包括温度测量技术和温度控制技术两个方面。
在温度的测量技术中,接触式测温发展较早,这种测量方法的优点是:简单、可靠、低廉,测量精度较高,一般能够测得真实温度;但由于检测元件热惯性的影响,响应时间较长,对热容量小的物体难以实现精确的测量,并且该方法不适宜于对腐蚀性介质测温,不能用于极高温测量,难于测量运动物体的温度。非接触式测温是通过对辐射能量的检测来实现温度测量的方法,其优点是不破坏被测温场,可以测量热容量小的物体,适于测量运动温度,还可以测量区域的温度分布,响应速度较快。但也存在测量误差较大,结构复杂,价格昂贵等缺点。因此,在实际的测量中,要根据具体的测量对象选择合适的测量方法,在满足测量精度要求的前提下尽量减少人力和物力的投入[4]。
温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类:动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标,如在发酵过程控制,化工生产中的化学反应温度控制,冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等。恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在某一数值上,且要求其波动幅度(即稳态误差)不能超过某一给定值[5]。
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