详析电暖器的环境温度维系与控制电路

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通过电子器件所组成监测、分析、控制、调节与维系电路，组成了精准控制环境温度及稳定的电暖器环境温度控制系统——当然，因为成本问题并不是所有电暖器都会采用这么复杂的温度调节与控制系统。恒定的环境温度，可以给人们的工作、生活、休闲带来较高的舒适度体验。那么，恒定环境温度控制系统的精准环境温度控制与调节是如何实现的呢？下面我们从它的设计原理上探讨一下。电暖器的恒温控制系统一般是由传感器电路、温度控制电路、控制算法电路、反馈控制电路等组成温度动态调节系统对其进行动态调控，使电暖器能根据环境温度的变化状态自主对温度进行实时控制，从而实现环境温度的自动控制。实际设计中，温控系统会受到分析比较（控制算法）系统的控制，所以大多都将分析比较（算法控制）电路归纳到控制系统里面。总体而言，精准温度调控系统是由测温系统、控制系统、温控系统三部分组成。精准环境温度控制系统原理如图1－1。图1－1精准环境温度控制系统环境温度的变化被温度传感器感知后，将温度信号传递给比较分析（算法电路）电路，比较分析电路依据用户（程序）一面设定的期望恒定温度与实际温度比较后，经特殊算法输出控制指令，从而控制温控系统作出相应的反应，决定是否加热与停止。一般在设计中常采用高速二极管作为传感器（如1N等），其具有不易损坏和廉价的特点。利用二极管的PN结温度特性，通过对高速二极管两端电压的压降变化来间接反映出温度的变化，从而起到对环境温度的测量作用，实现将温度信号的物理特性转变为动态的波动电压信号（如图1－2），再经信号放大电路进行滤波和放大后输出给分析电路（如图1－3）。图1－2图1－3由集成运放芯片LMN组成的信号放大与滤波系统对小信号放大的倍数必定是一个数量级或更多级，而放大的准确程度恰恰决定了其精度。一般都是利用差分放大电路对其处理来得到相对“干净”的环境温度实时变化的信号。图1－4信号放大电路一般是将取样mV温度变化信号放大至几百mV，以便供分析、控制使用，其电原理如图1－5。图1－5比较分析电路如图1－6所示。图1－6温控电路是利用输出周期波给可控硅开关，通过控制其占空比，改变每秒的导通次数进而控制加热时间，进而产生加热与维系两种工作状态。如图1－7所示。图1－7但由于可控硅的负载能力有限，故在电暖器的实际控制电路中是不能用可控硅来直接驱动加热管工作，还需要将可控硅的占空比控制信号转换为继电器与或（通断）工作状态的驱动电流（与或限阀电流要符合继电器工作的电流特性），通过继电器开关的通与断来控制电暖器加热管的工作，从而达到动态调整、控制环境温度的应用效果。虽然控制系统的与或控制机制不如占空比调控机制那样可以平滑地控制加热器件的工作占比，但仍可通过频繁的与或转换来达到线性的加热管“占空比”，从而达到平滑调控环境的目的。目前，电暖器出于对控制系统的稳定性与可靠性的需要，都使用继电器开关所组成的加热管“线性占空比”调控系统，较少使用可控硅矩阵或双栅场效应管矩阵所组成的曲线占空比调控电路，以提高控制电路持续、可靠工作的时长及工作环境的影响，减少故障率，但其工作的基本原理是一致的（如图1－8所示）。图1－8在环境温度监测与温度调控系统的电路设计与元器件选用上，有些电暖器还是具有相当大的优势。一是传感器的选用非常重要，目前大多都选用中、美、日的产品，中国的产品性价比最高，质量也很可靠，但在精细度上跟美、日的产品相比还有一定的差距；分析比较电路的算法相对要复杂得多，精准度要求也很高。目前中国的运算集成电路的性能、质量和性价比在世界上遥遥领先，因此，使用国产运算电路（微电脑芯片）的产品不仅会大大降低成本（价格），质量也是达到了最优（世界最快的计算机就是全部使用了中国的运算电路）；二是有些电暖器的散热系统使用了“加温双系统”，在维系阶段电暖器自动转为低功耗加热系统，低功耗加温系统因设计的恒温散热量不大，不需要进行频繁的温度调节，从而避免了温控系统器的频繁动作（通－断电动作，用于加热和停止加热），降低了继电器动作的噪音，而且控制更省心，电器件使用寿命更长，最重要的是很安静——尤其是夜里，双加温系统电暖器的优越性就显得格外突出。所以，如果您需要选购一款优质电暖器的话，不妨详细了解一下各品牌产品的功能和特点，尤其是温控系统的性能与可靠性及APP功能——因为物联网功能的应用的确会给人带来极大的方便和便利，目前国产大品牌的中高端产品大多都已经有了APP智能控制系统，您不妨去店里体验、试用一下，享受一下科技给人带来的全新感受。

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