在航空、航天控制系统及民用高精度测量设备中,为了提高测量精度,经常需要将某些关键元件置于恒温环境中。本文介绍一种用于高精度恒流源的恒温槽控制器,实测表明,本恒温槽在设定温度为60qC时,四小时温度漂移不大于+/-0.02℃.日温度漂移不大于±0.05℃。该恒温槽控制器电原理图如图1所示。图1中,PT1为AD590三端集成温度传感器,用来实时测量恒温槽内实际温度。R1为采样电阻,其两端电压与恒温槽内实际温度成比例,比例系数为20mV/℃。RP1为温度设定电位器,用来设定恒温槽内的温度。RL为加热元件,这里用10W线绕电阻器代用。就原理而言,该控制器属于脉冲调宽式。
中图中IC/D及R10~R12、C3构成了自激式三角波发生器,波形如下图中Ud所示。其频率由C3电容量及Rl0的电阻值决定(图中标定值情况下约为730赫兹).幅值则取决于电源电压及R11、R12的比值。
中图中示出了a~d点诸点电压波形图。从中图不难看出,当恒温槽内实际温度比设定值TO低得较多时(实测为5℃以上),IC/B始终处于负输出饱和状态,其输出电压Ua始终低于Ud,所以IC/C输出电压Ub始终为高电平,于是三极管V1始终处于饱和导通状态,电源电压全部加到加热元件RL上,恒温槽内温度快速上升。当恒温槽内温度上升到比TO低约5℃时.Ua便与Ud有交点,即在一段时间内Ua高于Ud,在这段时间内Ub处于低电平.V1截止使得恒温槽内停止加温。可见,恒温槽内温度越接近TO,加到RL上的脉冲宽度越窄,即加热功率平均值越小,恒温槽内温度上升越缓慢。恒温槽内加热功率随温度变化如下图所示。由下图可以看出,当恒温槽内温度达到设定值TO后即停止加热,以后恒温槽内温度便自动稳定在TO值。由于采用了脉冲调宽电路,所以该控制器具有效率高和恒温性能好的特点。