温控器基础知识——温控系统是如何工作?

温控器基础知识——温控系统简介

一、温控器概述

在工业控制中，除了机械控制，还有一种重要的控制系统就是过程控制。

温度是过程控制中非常常见的一种被控物理量。

温控器（Thermostat），又称温控开关、温度保护器、温度控制器等，可分为突跳式温控器、液涨式温控器、压力式温控器、电子式温控器、数字式温控器，现代工业控制设备中主要使用的是数字式温控器。温控器按结构分类，可分为一体式温控器和模块型温控器。



二、测温体（感温探头）

测温体是把温度信号变换为电信号的元件，安装在被控对象的检测部位，用于检测其温控的当前值。工业控制中常用的测温体有热电偶、热电阻、热敏电阻、非接触式传感器，前三种为接触式测温体。

1、热电偶

热电偶测温原理——塞贝克效应（热电效应）：两种不同材质金属（导体或半导体，一般为铂铑、镍铬-镍硅等材料配对）组成的闭合回路，并对其两连接端施加不同温度时，在两种金属之间会产生电动势。这样两种导体组成的回路称为“热电偶”，这两种导体称为“热电极”，产生的电动势称为“热电动势”。热电偶具有测量温度范围广、热响应快、耐振动的特点。

种类符号	热电极A+	热电极B-	测温范围℃
B	铂铑(30%铑)	铂铑(6%铑)	50~1820
R	铂铑(13%铑)	铂	-50~1768
S	铂铑(10%铑)	铂	-50~1768
K	镍铬	镍硅	-270~1370
N	镍铬硅	镍硅	-270~1300
E	镍铬	铜镍	-270~800
J	铁	铜镍	-210~760
T	铜	铜镍	-270~400

上表中蓝底为常用类型，使用铁材料的J型热电偶价格相对较低。

2、热电阻

热电阻测温原理——利用金属的电阻随温度升高而增大这一特性来测量温度。

常用的热电阻种类可分为铂、铜、镍三种材料，其中铂电阻最为常见。热电阻具有温度线性好、性能稳定、常温领域精度高的特点，对于温度适中、无振动、精度要求较高的环境，优先选择铂电阻。

材质	常见分度号 （0度阻值）	测温范围℃
Pt	100、500、1000	-200~850
Cu	10、50、100	-50~150
Ni	120、500、1000	-60~180

3、热敏电阻

热敏电阻测温原理——利用半导体的电阻随温度升高而增大这一特性来测量温度。热敏电阻与热电阻的区别是一个“敏”字。由此可见，热敏电阻的电阻随温度的变化而产生较大的变化，相应的测温范围也就不宽（-50~350℃）。

NTC热敏电阻，负温度系数，温度越高，电阻越小。PTC热敏电阻，正温度系数，温度越高，电阻越大。

三、控制方式

温度控制系统是一个“测温体测温度→温控器比较温度→温控器运算输出偏差→控制加热或冷却操作量”不断循环的过程。温控器的控制方式主要有ON/OFF控制和PID控制两种。

1、ON/OFF控制

ON即为开，OFF即为关。如设定温度为50度，逆动作，48度就输出ON，开启加热；50度后就输出OFF，停止加热。



ON/OFF控制方式温度不能稳定在目标值，会在目标值上下振荡，适用于对控制要求不高的场合。

2、PID控制

结合比例控制（迅速调节）、积分控制（自动修正偏差）、微分控制（快速响应干扰）的优点，整合三个或其中两个，组合而成的控制方式。



四、操作执行器

操作执行器是指各种继电器、电磁铁、电磁阀、电动阀、变频器等，在电路中起通断、控制、调节、保护等作用的电器设备。操作执行器执行加热或冷却功能，使温度逐步趋于目标值，达到控制温度目的。