专利名称：精密温度控制仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种精密温度控制仪，适用于热工计量和精密温度控制的其他过程场合。
目前所采用的精密温度控制采用拨盘设定、微伏放大、偏差指示及PID调节，热电偶的冷端补偿采用铜电阻线性补偿，市场上最好产品为DWT－702温度控制仪，由于拨盘电阻网络受阻值精度限制，即使已采用精度为0.05％的线绕电阻，其定值精度只能达到0.25级，采用的铜电阻线性冷端补偿，在热电偶S分度，0～50℃范围内，理论计算最大误差为＋7.43μV，约1.2℃以上，再加上该产品结构上不合理，始动漂移受冷端电阻温度影响，实际测定误差达50μV左右，很难满足精密温控场合的要求，另外，仪表的PID参数一次整定后，在同一对象的不同设定值时，调节效果相差很大，甚至引起系统不稳定，往往需要另行整定PID参数，使用带来很多不便。
本实用新型的目的是克服现有温控仪缺点，设计出一种更加精密的温度控制仪，采用双铜电阻非线性精密冷端补偿电路，采用低漂移运算放大器和PID反馈网络直接构成PID调节器，PID调节器输出级增加限幅电路等措施，提高温控的精度。
本实用新型采用的方案为用量程0－19.999毫伏的4 1/2 位数字显示器显示被测热电偶的毫伏值并用精密多圈电位器设定毫伏值；采用双铜电阻带有二次项的非线性精密冷端补偿电路；采用低漂移运算放大器和PID反馈网络直接构成连续输出的低电平PID调节器；在PID调节器的输出级增加了由设定值控制的输出限幅电路，以保障在同一对象不同设定值时具有相仿的调节效果，无须重新整定参数。
本实用新型实施例结合附图加以说明。
图1为定值器与冷端补偿电路图；图2为低电平PID调节器原理图；图3为限幅电路；图4为设定值限幅曲线。
由图1所示，冷端补偿器是一个由随室温阻值变化的双铜电阻R4、R5和四个温度系数接近零的锰电阻R2、R3、R6、R7组成的桥路，其输出B、C端电势即为一种与室温成包含有二次项的函数关系的冷端补偿电势，在0～50℃范围内，与热电偶的S分度很接近，理论计算误差很小，这可从表1，S分度，非线性冷端补偿与线性冷端补偿结果对照表中看出，现有技术采用线性补偿，其最大误差为＋7.43μV，约为1.2℃，本实用新型采用双铜电阻非线性补偿最大误差为－0.57μV，约0.1℃。定值器由电阻R1、电位器W1、W2相连接组成，W2为双动触点的多圈电位器，W1为线绕电位器，这样构成的定值器分辨率可以在1μV左右，而其对电源的负载是恒定的，因而可使稳压管D1始终工作在零温度系数附近，以提高定值和冷端补偿的稳定性。
图2为低电平PID调节器，它由低漂移运算放大器T2型号为OP－07和电阻R19、R20、R21、电位器W4以及电阻R18通过开关K1、K2与电容C5、C6、C7、C8、C9、C10连接的反馈网络直接构成，R18既是反馈电压的衷减电阻，又是积分电阻，这样可以保证有足够大的放大倍数Kp，又补偿了运算放大器输入阻抗不够大的不足，使一个低漂移运算放大器能构成低电平PID调节器，由于运算放大器用OP－07其增益为3×105，因此，调节器的静差1／KP。KIXV出很小，可在5μV以内，比例范围XP可以通过W4调节，积分时间TI通过三刀开关K1构成1、2、4码，以完成1－7档调节，微分时间TD亦同样可用三刀开关K2连接电容C8、C9、C10调节，TI、TD可单独调节，也可以构成TD／TI为1／3的连动调节。
由图3所示，它是由PID调节器的输出级T3增加IC1、IC2、IC3、IC44个运算放大器构成的限幅电路，IC1及其外围元件电阻R23、R24、R25、R26及电位器W5、电容C11构成一倒相放大以控制调节器输出级三极管T4的限幅电流，IC3和IC4及外围元件电阻和二极管构成了点1、点2改变由R28／R27构成的斜率以达到图4，设定值——限幅值曲线的目的，由于使用对象不同曲线可以向左移动，则可调节W5达到，被限幅的调节器输出级通过调节器输出指示器显示，通过调节器负载可控硅触发器控制可控硅调压器达到精精密温控的目的。
本实用新型是一台数字显示的精密温度控制仪，控制精度高，使用方便可广泛用于需要精密温度控制的领域。
表1S分度非线性精密冷端补偿与线性冷端补偿结果对照表
权利要求1.一种由冷端补偿器、定值器、数字显示器、PID调节器、可控硅调压器组成的精密温度控制仪，其特征在于冷端补偿器是一个由双铜电阻R4、R5和锰电阻R2、R3、R6、R7组成的桥路；定值器由电阻R1与电位器W1、W2相连接组成；PID调节器由运算放大器T2和电阻R19、R20、R21、电位器W4以及电阻R18通过开关K1、K2与电容C5、C6、C7、C8、C9、C10连接的反馈网络直接构成。
2.根据权利要求1所述的精密温度控制仪，其特征在于定值器的电位器W2是为双动触点多圈电位器。
3.根据权利要求1所述的精密温度控制仪，其特征在于PID调节器的输出级T3增加由IC1、IC2、IC3、IC44个运算放大器构成的限幅电路。
4.根据权利要求1所述的精密温度控制仪，其特征在于构成PID调节器反馈网络的开关K1、K2为三刀开关。
专利摘要本实用新型是一种数字显示精密温控仪，它采用了双铜电阻带有二次项的非线性精密冷端补偿电路；由电阻及一个线绕电位器，双动触点的多圈电位器连接而成的高分辨率精密定值器；采用低漂移运算放大器和PID反馈网络直接构成连续输出的低电平PID调节器，并在其输出级增加了由设定值控制的输出限幅电路。本实用新型控制精度高、使用方便、可广泛用需要精密温控的领域。
文档编号G05D23/32GK2042979SQ88211948
公开日1989年8月16日 申请日期1988年6月25日 优先权日1988年6月25日
发明者王 琦 申请人:王 琦