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摘要：温度的测量与控制在生产、生活中随处可见，至关重要。本文以Pt100为温度测量传感器，设计制作一种小型的、温度可控的温度源装置。装置由箱体、加热器、固态继电器、风扇、Pt100热电阻、热电阻温度变送器、智能调节仪等基本电子元器件组成。通过调试可以把温度控制在预先设定的温度范围内，控制精度在±2%范围内。
关键词：铂电阻;温度;测量与控制
文章编号：1005-7277（2019）05-0204-03
Abstract：Temperature measurement and control can be seen everywhere in production and life， which is very important. In this paper， Pt100 is used as a temperature sensor to design and manufacture a small temperature source device with temperature control. The device is composed of cabinet， heater， solid state relay， fan， Pt100 thermal resistance， thermal resistance temperature transmitter， intelligent regulator and other basic electronic components. Through debugging， the temperature can be controlled within the preset temperature range， and the control accuracy is within ±2%.
Key words：Platinum resistance; Temperature; Measurement and control
1 引言
为保证日常生活、工业生产等领域各项工作能正常进行，温度作为环境因素之一，被人们越来越重视，各种以温度参数为基础的温控系统也相继被开发和利用。本文以Pt100为温度测量传感器，设计了一种温度控制系统。
2 原理设计
Pt100热电阻是利用金属铂在温度变化时自身电阻值也随之改变的特性来测量温度的[1]，铂电阻输出电阻信号，电阻信号在热电阻温度变送器中转换为直流电流信号或电压信号。在实现温度测量和控制中，利用Pt100传感器采集温度信号，并把温度信号线性化地转换为与温度对应的的直流电压或电流信号。该信号送入调节仪与设定值比较，调节仪依据偏差信号进行温度PID闭环控制，即根据给智能调节仪输入的P、I、D参数进行PID运算[2]，输出的直流信号对固态继电器控制，固态继电器控制交流电源改变加热器加热功率，最终达到控制温度的目的。其测温原理如图1所示，温度控制原理如图2所示。
3 温度测控系统主要模块
（1）温度源模块
温度源由微型高温陶瓷加热棒、铝材散热器、温度开关三部分组成，如图3所示。
微型高温陶瓷加热棒干烧温度在 160℃左右，由220V交流电源供电。采用铝材散热器的目的是使温度源温度分布均匀，便于铂电阻的安装和测温。选择双金属片温度开关的目的是对温度源起保护作用。当智能仪表控制失效后，有可能温度会持续升高，带来安全隐患，采用温度开关，当加热温度达到温度开关的动作值后，温度开关会自行断开加热电路。选择风机的目的是当温度源温度达到设定值后能够快速的冷却。
（2）测温测量与控制模块
该模块由Pt100热电阻、热电阻温度变送器、智能调节仪、固态继电器等组成。
選择螺纹固定式Pt100热电阻热作为测温元件。温度源温度变化时，金属铂丝的电阻值会发生变化，通过热交换原理让热电阻元件和被测对象的温度平衡后，被测对象的温度值就可根据热电阻元件的电阻值来确定。温度变送器利用内部电路把热电阻的阻值转换为与阻值对应的直流电压或电流信号。调节仪对变送器输入的信号进行处理，依据偏差进行PID运算，输出控制固态继电器的直流电压信号。固态继电器根据输入的直流电压信号，通过内部的非接触开关控制交流的输出信号，改变加热器的加热功率。
（3）散热模块
散热模块由开关电源、冷却风机等组成。开关电源为风机提供能量。选择风机的目的是当温度源温度达到设定值后能够快速的冷却。
4 系统的调试
（1）主要接线图
主要接线图包括电源接线图和控制仪表接线图。如图4和图5所示。
其中，竖排数字1—16为智能调节仪接线端子：1为公共端;2、3为外接电源端;7、8为控制输出端，输出电压为直流，外接固态继电器;9、10为断开的触点，当实测温度达到设定值后触点闭合，冷却风机运行;14、15、16为热电阻的输入端，热电阻采用三线制接线[3]。固态继电器的1、2端为输入端;3、4为输出端，接交流电源和加热负载。
（2）系统的调试
在箱体中布置各元件，并按接线图在各元件间布线，接通220V电源，温度源模块中插入Pt100热电阻，关闭冷却风扇开关，开启调节器的电源开关。当仪表通电时，按智能调节仪说明书进行参数设置好调试，温度测控系统如图6所示。
5 结语
通过设计温度测量与控制的原理，按照功率和实际要求对元件选型，设计电路接线图，最终完成了小型的温度测控系统。按照仪器说明书对仪表进行仔细的参数设置，使显示仪表可以显示实时数据和对数据进行有效控制，最终将误差控制在±2%左右。
参考文献
朱小良，方可人.热工测量及仪表[M].北京：中国电力出版社，2011.
丁荆轲，林青.热工过程自动调节[M]. 北京：中国电力出版社，2007.
樊尚春.传感器技术及应用[M]. 北京：机械工业出版社，2010.
关键词：铂电阻;温度;测量与控制
文章编号：1005-7277（2019）05-0204-03
Abstract：Temperature measurement and control can be seen everywhere in production and life， which is very important. In this paper， Pt100 is used as a temperature sensor to design and manufacture a small temperature source device with temperature control. The device is composed of cabinet， heater， solid state relay， fan， Pt100 thermal resistance， thermal resistance temperature transmitter， intelligent regulator and other basic electronic components. Through debugging， the temperature can be controlled within the preset temperature range， and the control accuracy is within ±2%.
Key words：Platinum resistance; Temperature; Measurement and control
1 引言
为保证日常生活、工业生产等领域各项工作能正常进行，温度作为环境因素之一，被人们越来越重视，各种以温度参数为基础的温控系统也相继被开发和利用。本文以Pt100为温度测量传感器，设计了一种温度控制系统。
2 原理设计
Pt100热电阻是利用金属铂在温度变化时自身电阻值也随之改变的特性来测量温度的[1]，铂电阻输出电阻信号，电阻信号在热电阻温度变送器中转换为直流电流信号或电压信号。在实现温度测量和控制中，利用Pt100传感器采集温度信号，并把温度信号线性化地转换为与温度对应的的直流电压或电流信号。该信号送入调节仪与设定值比较，调节仪依据偏差信号进行温度PID闭环控制，即根据给智能调节仪输入的P、I、D参数进行PID运算[2]，输出的直流信号对固态继电器控制，固态继电器控制交流电源改变加热器加热功率，最终达到控制温度的目的。其测温原理如图1所示，温度控制原理如图2所示。
3 温度测控系统主要模块
（1）温度源模块
温度源由微型高温陶瓷加热棒、铝材散热器、温度开关三部分组成，如图3所示。
微型高温陶瓷加热棒干烧温度在 160℃左右，由220V交流电源供电。采用铝材散热器的目的是使温度源温度分布均匀，便于铂电阻的安装和测温。选择双金属片温度开关的目的是对温度源起保护作用。当智能仪表控制失效后，有可能温度会持续升高，带来安全隐患，采用温度开关，当加热温度达到温度开关的动作值后，温度开关会自行断开加热电路。选择风机的目的是当温度源温度达到设定值后能够快速的冷却。
（2）测温测量与控制模块
该模块由Pt100热电阻、热电阻温度变送器、智能调节仪、固态继电器等组成。
選择螺纹固定式Pt100热电阻热作为测温元件。温度源温度变化时，金属铂丝的电阻值会发生变化，通过热交换原理让热电阻元件和被测对象的温度平衡后，被测对象的温度值就可根据热电阻元件的电阻值来确定。温度变送器利用内部电路把热电阻的阻值转换为与阻值对应的直流电压或电流信号。调节仪对变送器输入的信号进行处理，依据偏差进行PID运算，输出控制固态继电器的直流电压信号。固态继电器根据输入的直流电压信号，通过内部的非接触开关控制交流的输出信号，改变加热器的加热功率。
（3）散热模块
散热模块由开关电源、冷却风机等组成。开关电源为风机提供能量。选择风机的目的是当温度源温度达到设定值后能够快速的冷却。
4 系统的调试
（1）主要接线图
主要接线图包括电源接线图和控制仪表接线图。如图4和图5所示。
其中，竖排数字1—16为智能调节仪接线端子：1为公共端;2、3为外接电源端;7、8为控制输出端，输出电压为直流，外接固态继电器;9、10为断开的触点，当实测温度达到设定值后触点闭合，冷却风机运行;14、15、16为热电阻的输入端，热电阻采用三线制接线[3]。固态继电器的1、2端为输入端;3、4为输出端，接交流电源和加热负载。
（2）系统的调试
在箱体中布置各元件，并按接线图在各元件间布线，接通220V电源，温度源模块中插入Pt100热电阻，关闭冷却风扇开关，开启调节器的电源开关。当仪表通电时，按智能调节仪说明书进行参数设置好调试，温度测控系统如图6所示。
5 结语
通过设计温度测量与控制的原理，按照功率和实际要求对元件选型，设计电路接线图，最终完成了小型的温度测控系统。按照仪器说明书对仪表进行仔细的参数设置，使显示仪表可以显示实时数据和对数据进行有效控制，最终将误差控制在±2%左右。
参考文献
朱小良，方可人.热工测量及仪表[M].北京：中国电力出版社，2011.
丁荆轲，林青.热工过程自动调节[M]. 北京：中国电力出版社，2007.
樊尚春.传感器技术及应用[M]. 北京：机械工业出版社，2010.