电路的工作过程可分为:温度信号产生与处理,温度控制信号生成与输出。
1、温度信号产生与处理
温度信号由测温电路产生。测温电路由 R3、Rt、及 DC+5V 电源组成。Rt 为负温度系数热敏电阻,其阻值与绝对温度的关系为
(8)
上式中 B、C 为常数。实验测得不同温度下热敏电阻阻值,把 lnRT 和绝对温度 T 进行线性拟合,得 B=4206.96 C=-10.23 。由式(8)得绝对温度与热敏电阻阻值的关系为:
(9)
把绝对温度换为摄氏温度得
(10)
50%26;#176;C 时,热敏电阻阻值为 16.20KW,为在 50%26;#176;C 左右得到最大灵敏度,选取分压电阻 R3 为 16.20KW。由电路,已知热敏电阻为
(11)
上式中[i]U[/i]为热敏电阻分压。由式(10),(11)即可得到温度 t 电压信号 U 由 Lab-PC-1200 的模拟输入通道 ACH0(引脚 1)读入计算机,再由 LabVIEW 程序计算得到温度值 t。
2、温度控制信号生成与输出
该部分功能由程序控制数据采集卡和计算机实现。热敏电压 U 由模拟输入通道 ACH0(引脚 1)引入数据采集卡,在程序中通过公式(10)(11)便可算出温度 t,将 t 与设定温度 t0 进行比较,其中 a 与 b 为百分系数
(12)
如占空比大于或等于 1,则表明温度还没有接近设定温度,需全程加热,数据采集卡的模拟输出端 AO 输出全为高电平(电压 5V)。如占空比小于 1,数据采集卡的模拟输出端 AO 输出方波中的高电平的时间与方波周期之比和占空比相等。根据加热棒的加热能力,反应室的散热情况,可适当调整百分系数 a 和 b,使得当温度达到设定温度时,反应室吸收的热量与散发的热量相等,从而反应室温度处于一个动态的平衡。