恒温水槽精密温度控制仪

　　目前实验室的恒温水槽，绝大部分采用传统的水银导电表为传感器，借助于继电器开关动作实现两位式温度控制，其控温精度不够理想。为了提高恒温水槽控温精度，我们采用集成温度传感器和继电器等电子器件，实现时间比例调节，使仪器控温精度提高到士o.x0c0

　　一、工作原理

　　仪表控制系统方框图如图1所示，为给定温度的电压值，um为集成温度传感器随温度而变化的输出电压，K，为差值比例放大器放大环节，兀为周期开关反馈电路传递函数(式中Kf, 1'为反馈系数和反馈时间常数)。u:和给定温度的电压值。比较其结果为。经K差值放大环节后为s偏差信号送可控周期开关部分，该部分根据e的大小改变继电器的通断时间，使输出量VD与8信号成正比。所以这种时间比值随温差而变化，能使被调温度稳定在某一精度较高的数值上。

　　仪表原理线路如图2所示。由温度测量电路、线性桥式给定电路、差值比例放大电路、可控周期开关电路、显示电路和调压加热电路等组成。

　　(一)温度测量电路

　　AD 590电流型集成温度传感器与热敏电阻、热电偶等相比，虽然测温范围(- 55-+1500C)不宽，但测温精度高，重复性好线性优良。图J为AD 590等效电路图。Q二‘的发射区面积是T。发射区面积的两倍，共基极电流又连在一起，Qz.‘集电极电流为1i，则}} f I1一2集电极电流为Qi.:集电极电流为11o T2.Tfa组成差分电路，其工作电流由Ti。提供。极电流都为鲁1i.接成二极管的PNPT2, T。的集电型T。管用来平衡叭、Te集电极电流。Ts发射结面积为叭i发射结面积的，倍，那么T。的eb结反向饱和电流几e。是Tii的eb结反向饱和电流几iii的r倍。显然在正向工作状态下发射极电流和发射结电压的关系式如下:

　　这里k是玻尔兹曼常数，q是电荷，T是绝对温度(单位为kelvin),，是发射极面积比因子。从图3中可以看中：

　　由式(1)得

　　若使:= 8, R。一2R},=538 SZ时，又因

　　则：

　　即A D 590在温度的作用下，其输出电流1。与绝对温度T成正比。在00C时，由公式“C=0K-273.2(0K即是T)和式(2)求得AD590传感器对应电流为273. 2 ,u,A，见图2中II，通过电阻R}=10 k}时电压为2.732 V。据公式(2)，若100C时，则几R‘上电压为2.832 V。这样，AD 59U输出信号通过R‘和跟随器A3输出电压um与温度成正比。

　　(二)给定电路

　　从图3中1可以看出，j线性桥式给定电路由R1,丑}. Ra, RF和A，运吹等组成。V.，为Ai差动放大器共模电压，由共模电压计算式求得电路输出电压