专利名称：带有周期均衡器的位式pid温控仪的制作方法
技术领域：
本实用新型用于生产过程中恒温控制的带有周期均衡器的位式PID温控仪。
现有的位式PID温控仪，是将控制偏差信号经PID调节器进行PID运算后，经时间比例器和驱动器带动继电器吸合和释放。时间比例器的输出高、低电平占有的时间比与继电器吸、放时间比一致，且都正比于PID调节器的输出电压。位式PID温控仪的铭牌吸放周期Tm(即开环状态下吸、放时间比为一时的继电器吸、放周期)一般为40秒。不难计算，在极限状态下继电器的最短吸合时间为铭牌吸放周期的四分之一。实际工作时，由于PID的作用，恒温阶段的最短吸合时间要大一些，约为铭牌吸放周期的三分之一，即一般为十三秒。这样，当控制对象的加热装置的加热功率富裕量相当大时，则不管PID性能有多好，温度波动量都相当大，例如I型烘箱的温度范围为室温至300℃，所配电热丝功率为3.2KW，而欲将烘箱温度控制在比室温高30℃的数值上，大约只需0.14KW，故当3.2KW全部投入时富裕量高达20多倍，此时，即使继电器只吸合了十三秒钟，烘箱温度也会上升2℃，而此时因烘箱内外温差极小，停止加热后降温速度很慢。由此可见，低温段温度波动大，工作周期长(一般为5分钟以上)。而高温时由于加热功率富裕量少，烘箱内外温差大等原因，在位式PID工作时的恒温过程中，温度波动量要比低温段少一个数量级，约为±0.2℃，而工作周期大致与铭牌吸放周期相等，约为40秒。由此可见，若要想减少低温段的温度波动量，就只有成倍减少铭牌吸放周期。显然，这必然会导致高温段的工作周期成倍减小，造成高温段继电器工作太频繁，这是不允许的。因此，现有的位式PID温控仪无法解决低温段的温度波动量大与高温段的频繁工作的矛盾。
本实用新型的目的就在于针对现有技术的缺陷，向社会提供一种新的位式PID温控仪。
本实用新型的任务是这样实现的在现有的位式PID温控仪中加入一个工作周期均衡器(以下简称周期均衡器)。它由外壳、面板，信号灯，接线端子板，输入测量电路，设定器，偏差放大器，PID调节器，时间比例器、驱动器、继电器及显示器等所组成。周期均衡器接在输入测量电路的输出端(或设定器的输出端，下同)与时间比例器的负反馈通道之间。该周期均衡器由IC5、IC6、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、D8和D9所组成。
由于本实用新型在时间比例器的反馈通道上接入一个周期均衡器，且受温度测量值(或设定值)和时间比例器输出电压的双重控制，只有当温度低于某一数值，且继电器吸合时，均衡器才输出一低电平，促使继电器成倍提前释放。除此之外周期均衡器都无输出(输出断路)。因而可成倍地缩短低温段继电器的吸合时间(即加热时间)，从而使低温段的温度波动量成倍减少(低温段的工作周期也随之而成倍减少)，而高温段的性能没有改变。这就起到了周期均衡作用，达到了在保持高温段温度波动小且不频繁的良好调节品质的前提下，成倍降低低温段温度波动量之目的。
图1是现有的位式PID温控仪方框图。
图2是带周期均衡器的位式PID温控仪的方框图。
图3是本实用新型的一种实施例。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。
图3的温控仪是由外壳、面板、接线端子板、由R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、C1、C2、W1和IC1所组成的输入测量电路，由R10、R11和W2所组成的设定器、由R12、R13、R14、R15、R16、W9和IC2所组成的偏差放大器，由R17、R18、R19、CD、CI、WI和IC3所组成的PIC调节器、R20、R21、R22、R23、R24、C3和IC4所组成和时间比例器，由R26、C4、BG和D3所组成的驱动器、继电器J，由变压器B、D4、D5、D6、D7、C5、C6、C7及IC7、IC8所组成的电源、由D1、D2及R25所组成的信号灯，以及转换开关K和显示器(数显或动圈)所组成，周期均衡器接在测量电路的输出端与时间比例器的负反馈通道之间。周期均衡器由R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、D8、D9、IC5和IC6等组成。测量信号(热电阻)经输入测量电路后，变成与摄氏温度成正比的电压信号U01，与设定器所给定的电压U5分别加入偏差放大器IC2的输入端，转换成偏差信号U02，该偏差信号经PID调节器进行PID运算后以电压形式输出U03，然后输给时间比例器。根据U03的极性及其大小，时间比例器输出高、低电平相间的脉冲信号u04並经驱动器最后驱动继电器吸和放。继电器触点与外部电路相连，並由它控制加热装置加热与否，从而达到温度控制的目的。周期均衡器是根据被测温度(或设定温度)的高低通过控制时间比例器负反馈分压电阻R24上的附加电压有和无，来控制继电器是否要提前释放。例如通过改变R30或R31阻值，将IC5的同相输入电压UT5预置在测量值为100℃所对应的U01数值，即周期均衡器的变换点为100℃，则当测量温度(或设定温度)高于100℃时，IC5输出负电平，IC6相应输出正电平，故均衡器无输出。而当温度低于100℃时，IC5输出正电平，此时若时间比例器输出正电平(即继电器释放时)，IC6输出正电平，均衡器仍无输出 ；若时间比例器输出为负电平(即继电器吸合时)，IC6输出负电平，並经D9和R35把负电压迭加在R24上端，使R24上端负电压增加数倍，进而使C3加速放电，IC4大大提前翻转，前后使继电器加倍速度释放，使加热时间成倍缩短。由此可见，加入一组周期均衡器后，将改善低温段的控制性能——波动量成倍减少，而高温段的控制性能不变，即仍保持波动量小，且继电器又不频繁工作。
权利要求1.一种用于恒温过程控制的带有周期均衡器的位式PID温控仪，它由外壳、面板、信号灯、接线端子板，输入测量电路、设定器、偏差放大器、PID调节器、时间比例器、驱动器及显示器所组成，其特征在于在输入测量电路的输出端(或设定器输出端)与时间比例器的负反馈通道间接入工作周期均衡器。
2.根据权利要求1所述的带有周期均衡器的位式PID温控仪，其特征在于所述的工作周期均衡器由R30、R31、R32、R34、R35、D8、D9、IC5、IC6所组成。
专利摘要本实用新型是一种用于生产过程恒温控制的带有周期均衡器的位式PID温控仪。它是在现有的位式PID温控仪的输入测量电路的输出端(或设定值输出端)与时间比例器的负反馈通道之间，接入一个工作周期均衡器。只有当在测量范围的低温段工作时，且继电器吸合时周期均衡器才将一附加电压叠加在负反馈电阻上，使继电器加倍提前释放，从而使低温段的温度波动量成倍减少，而高温段则仍保持原有良好的调节品质。
文档编号G05D23/19GK2094078SQ9121673
公开日1992年1月22日 申请日期1991年6月18日 优先权日1991年6月18日
发明者郑梅甫 申请人:郑梅甫