溫控儀的工作本質(zhì)是 “檢測(cè) - 對(duì)比 - 執(zhí)行" 的循環(huán)過(guò)程,具體可拆解為 4 個(gè)關(guān)鍵步驟,形成 “閉環(huán)控制"(區(qū)別于僅監(jiān)測(cè)不調(diào)節(jié)的 “開環(huán)" 模式):
溫度采集(檢測(cè))通過(guò)
溫度傳感器(如熱電偶、鉑電阻 PT100、NTC 熱敏電阻等)實(shí)時(shí)采集被控對(duì)象(如烤箱內(nèi)膽、反應(yīng)釜、冰箱冷藏室)的實(shí)際溫度,并將溫度信號(hào)(通常是電阻、電壓等模擬信號(hào))轉(zhuǎn)換為儀器可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。
信號(hào)處理與對(duì)比(判斷偏差)溫控儀的核心芯片(MCU 或 PLC)接收傳感器信號(hào)后,將 “實(shí)際溫度" 與用戶設(shè)定的 “目標(biāo)溫度" 進(jìn)行計(jì)算對(duì)比,判斷當(dāng)前溫度是
高于、低于還是等于目標(biāo)值,并得出偏差大小(如目標(biāo) 200℃,實(shí)際 195℃,偏差 - 5℃)。
控制邏輯運(yùn)算(決策)根據(jù)偏差結(jié)果,溫控儀按預(yù)設(shè)的
控制算法(核心技術(shù)點(diǎn))決定如何調(diào)節(jié):
簡(jiǎn)單算法:如位式控制(溫度低于目標(biāo)值則啟動(dòng)加熱器,高于則關(guān)閉,常見于家用冰箱);
精準(zhǔn)算法:如PID 控制(比例 - 積分 - 微分控制,通過(guò)動(dòng)態(tài)計(jì)算偏差的 “當(dāng)前值、累積值、變化速率",平滑調(diào)節(jié)執(zhí)行器輸出,避免溫度過(guò)沖,用于工業(yè)精密設(shè)備如半導(dǎo)體烤箱)。
驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器(執(zhí)行修正)溫控儀輸出控制信號(hào)(如繼電器開關(guān)信號(hào)、模擬電壓 / 電流信號(hào)),驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的
執(zhí)行器動(dòng)作:
升溫需求:?jiǎn)?dòng)加熱器、關(guān)閉制冷器;
降溫需求:?jiǎn)?dòng)制冷壓縮機(jī)、風(fēng)扇,或關(guān)閉加熱器;
保溫需求:執(zhí)行器保持低功率或停止動(dòng)作,維持溫度穩(wěn)定。
通過(guò)以上 4 步循環(huán),溫控儀可將被控溫度穩(wěn)定在目標(biāo)值的微小誤差范圍內(nèi)(如 ±0.1℃~±5℃,取決于精度等級(jí))。