【摘要】 本文重點講述一種利用電阻電橋實現的高精度溫度控制電路，采用不間斷電流方式，可以將溫度控制在±0.1℃范圍之內，從而實現動態的溫度平衡。 【關鍵字】 電阻電橋 運算放大器 功率放大 鉑電阻 開關電源 現在的軍事、工業、商業中，溫度控制是一種最常見、最普通的應用。但是在控溫精度要求不高的地方大多末級采用繼電器來控制，靠繼電器的吸合來實現的，其控制精度大約在±10℃范圍之內。即使隨著單片機的發展出現的PID調節，也只是對前一部分放大部分作一些處理，而末級仍舊采用繼電器實現的，但控溫精度有所提高，一般在±0.1℃~±5℃范圍之內，這在某些對溫度要求較高的方面是很難實現的。當然，也有利用可控硅和電磁閥等來控制的，其精度稍高。 隨著軍事、工業的發展，對許多高端產品的調試環境都有進一步的要求，其環境溫度變化很小，有±1℃、±0.5℃、±0.3℃、±0.2℃、±0.1℃等，有的甚至要求更高。例如，石英撓性加速度計調試環境要求55±0.1℃，捷聯慣組的調試溫度要求70±0.1℃。顯然，靠繼電器來實現溫度控制是遠不能滿足要求的。于是經過多方面的搜集資料，并通過多方面的試驗，我設計出一種利用大進大出原理（即可以實現頻繁的熱交換）實現的一種不間斷電流的溫度控制系統。此種設計思想可以保證被加熱體的內外保持良好的熱交換，從而起到更好的控溫效果。 整體系統框圖如下： 由圖可知，由加熱器和控溫鉑電阻構成的熱-電微型電路構成了閉環控制回路?？刂七^程可以通過調整控溫電阻的大小來設定控制的溫度點。測溫鉑電阻用來測量被加熱環境的溫度。其中的微調是用來做微小的調整用的，在加溫過程中可能由于外界環境溫度的變化會引起控制溫度點的偏差，此時可以通過調整微調來實現控溫的準確性，此時若不做微調能會使溫度控制在非設定的溫度點，但控溫精度不會改變，只是控溫點有所變化。 在電路圖中Vcc0是一個要求有高的穩定性的電源，它在某一時期的穩定性應要求比較高。Vcc1是T1、T2工作所需用的工作電壓。電路由R2、R3、Rc、Rt構成電阻電橋，其中Rc為控制控溫點的電阻，Rt為控溫鉑電阻，T3是大功率調整管。其中R2、R3、R6、R7、R8應選用精度較高的金膜電阻，其精度要求0.1~0.01%，在調試中定。T1、T2應選則放大倍數匹配的晶體管以便構成功率符合管。 控制部分電路圖 控溫原理：其中 當調試環境溫度與設置的溫度點相差較大時（一般時由低溫到高溫的升溫），Uab輸出的就較大，此時通過運放放大后輸出的Ue較大，然后在通過由T1和T2組成的復合功率放大電路輸出一個電壓值Ug，靠Ug驅動電流調整管T3，此時在加熱器上有較大的電流通過，加熱效果明顯。隨著溫度的升高，當調試環境溫度與設置的溫度點差值的減小，Uab產生的壓差也逐漸減小，此時通過加熱器的電流變小。當環境溫度與設定的溫度點相等時，此時Uab最小，但不為0，就靠此較小的壓差使得通過加熱器的電流保持在某一穩定的范圍之內。此時有可能出現環境溫度稍高于設定的溫度，這沒關系，只是一個緩沖，當系統恒定后，此種情況即可消失,溫度又回到設定的溫度。 當然，對于這種要求高精度的溫度控制系統，如果加溫環境過大，那無疑給控溫效果帶來一定的困難，只有加溫環境相對較小時才容易達到要求。當然，加溫環境及被加溫容器的結構與控溫效果有直接的關系，加熱器的功率及所要控制的被加熱的環境溫度的范圍及加溫電源的選擇都直接影響控制效果，在這方面也應該仔細思考、設計。 設計中還應該考慮： 1． 采用什么型號的鉑電阻？ 鉑電阻應該選用的線性系數大??？以及采用的是正溫度系數還是負溫度系數？ 2． 是否采用三線式的鉑電阻連接方式？ 三線式可以減少因被加溫環境與控制儀器相距較遠的問題。當距離較近是看控溫的精度是否采用三線式。 3． 加溫電源是采用開關電源還是什么電源？ 開關電源是一種新型的、精度和功率都比較高的電源，利用開關電源可以減少整機的重量，避免了大功率工頻變壓器，從而提高產品電磁兼容性，并保證產品的質量和可靠性。 4． 調整管用什么型號的？ 調整管的功率直接影響控溫效果，如果功率過小，溫度一直加不上去，甚至會燒壞功率管和電路的某些元件。 5． 運放用什么型號的？ 運放應采用高增益、低溫漂的運放。 6．測溫部分應保證其測量精度。否則無法識別控溫的效果。 小結： 控溫的精度主要取決于鉑電阻和運放的性能的可靠性，鉑電阻隨溫度變化的大小使得產生的壓差大小和運放的放大倍數直接影響后級的驅動電流是否能夠驅動電流調整管?？刂频臏囟确秶饕c電阻電橋橋臂上的控制電阻有關系。當然，還要求加溫環境的外部環境的溫度不能有較大的浮動。 【參考資料】 1．《電子設備結構設計原理》 華北航天工業學院 曹白楊主編 2．《測控電路》 機械工業出版社 天津大學 張國雄 金篆芷主編 3．《集成電子線路設計手冊》 福建科學技術出版社 宋家友主編 4．《模擬電子技術基礎》 高等教育出版社 秦曾煌主編 5．《機電一體化系統設計》 機械工業出版社 唐可洪主編