空調(diào)自控系統(tǒng)中常用器件

第三章空調(diào)自控系統(tǒng)中常用器件的特性本章主要講授內(nèi)容：1、空調(diào)系統(tǒng)中常用的溫度傳感器；2、溫度變送器的特性及其傳遞函數(shù)；3、濕度傳感器與變送器；4、空調(diào)自控系統(tǒng)中常用的調(diào)節(jié)器（重點(diǎn)）；5、空調(diào)自控系統(tǒng)中常用的執(zhí)行器；3.1、空調(diào)系統(tǒng)中常用的溫度傳感器3.1.1、傳感器的基本概念1、傳感器的定義：傳感器是將被測(cè)非電量（物理量）信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)與之有對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出信號(hào)的器件或裝置；2、傳感器的作用：傳感器主要應(yīng)用在自動(dòng)測(cè)試與自動(dòng)控制領(lǐng)域中。它將諸入壓力、溫度、流量、位移等參數(shù)轉(zhuǎn)換為電量，然后，通過(guò)電的方法進(jìn)行測(cè)量和控制。3.1.2、熱電阻傳感器1、熱電阻傳感器的定義：物資的電阻率隨溫度變化而變化的物理現(xiàn)象稱為熱電阻效應(yīng)。利用電阻隨溫度變化而變化的特性（即熱電阻效應(yīng)）制成的傳感器稱為熱電阻傳感器。2、熱電阻傳感器的作用：熱電阻傳感器主要用于檢測(cè)溫度和與溫度有關(guān)的參量；3、熱電阻傳感器的分類：①、金屬熱電阻；通常稱為熱電阻；②、半導(dǎo)體熱電阻；通常稱為熱敏電阻；3.1.3、空調(diào)系統(tǒng)中常用的溫度傳感器1、溫度傳感器的種類：⑴、金屬材料制成的熱電阻溫度傳感器；⑵、金屬氧化物半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻式溫度傳感器；⑶、由半導(dǎo)體PN結(jié)制成的半導(dǎo)體熱敏電阻溫度傳感器；2、幾種溫度傳感器的特性：①、熱電阻溫度傳感器是根據(jù)金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理測(cè)溫的；溫度升高電阻值增大，稱為正溫度系數(shù)（PTC）熱電阻。②、金屬氧化物半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻其溫度特性為：溫度升高，電阻值減小，通常被稱為負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻。③、半導(dǎo)體PN結(jié)制成的半導(dǎo)體熱敏電阻是根據(jù)PN結(jié)正向壓降隨溫度變化的原理工作的。也是負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻。3、空調(diào)系統(tǒng)中常用傳感器的外形與結(jié)構(gòu)⑴、熱電阻傳感器；⑵、金屬氧化物半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器；⑶、半導(dǎo)體PN結(jié)熱敏電阻傳感器；4、金屬熱電阻溫度傳感器的測(cè)溫原理熱電阻是熱電阻溫度計(jì)的測(cè)溫元件，它是利用金屬導(dǎo)體電阻值隨溫度變化而變化的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量的。⑴、金屬導(dǎo)體電阻值與溫度的關(guān)系為:式中：Rt－溫度為t℃時(shí)電阻值；R0－溫度為t0（通常為0℃）時(shí)電阻值；a－溫度系數(shù)，即溫度每升高1℃時(shí)的電阻相對(duì)變化量；Δt－溫度變化量；ΔRt－溫度改變?chǔ)時(shí)的電阻變化量。⑵、熱電阻溫度傳感器的特點(diǎn)①、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、電阻溫度特性好、測(cè)溫靈敏度高、精度高、測(cè)溫范圍較廣（－200℃～＋650℃）。②、阻值－溫度（R－t）特性：溫度每升高1℃，熱電阻的阻值升高約0.4％～0.6％。即電阻溫度系數(shù)較小。③、正溫度系數(shù)熱敏電阻；④、阻值與溫度不是線性變化，但在一定的范圍內(nèi)可進(jìn)似為常數(shù)。⑶、熱電阻的主要技術(shù)數(shù)據(jù)①、分度號(hào)：熱電阻的分度號(hào)是以熱電阻在0℃時(shí)的電阻值來(lái)標(biāo)記的，以便與相應(yīng)的調(diào)節(jié)器配套使用。②、阻值－溫度（Rt－t）特性例:鉑電阻在－200℃～0℃范圍內(nèi)：③、熱電阻的時(shí)間常數(shù)τ：★、時(shí)間常數(shù)一般在10S～4min之內(nèi);、大熱慣性：τ在1.5min～4min之內(nèi)；b)、一般熱慣性：τ在10S～1.5min之內(nèi)；c)、

小熱慣性：τ在10S之內(nèi)；溫度在0℃～850℃范圍內(nèi)時(shí)：⑷、熱電阻式溫度傳感器的特性參數(shù)①、時(shí)間常數(shù)T；②、延遲時(shí)間τ；③、動(dòng)態(tài)特性；⑸、熱電阻式溫度傳感器的傳遞函數(shù)①、微分方程式：式中：CZ－熱電阻的熱容量；θz－熱電阻的溫度；θa－熱電阻周圍介質(zhì)的溫度；a－熱電阻周圍介質(zhì)對(duì)熱電阻的換熱系數(shù)；F－熱電阻的表面積；令傳感器的放大系數(shù)K2=1則：T2－時(shí)間常數(shù)；R2－傳感器的熱阻力系數(shù)；②、傳遞函數(shù)并進(jìn)行拉氏變換得：5、熱電阻傳感器的應(yīng)用⑴、加熱溫度控制電路6、金屬氧化物半導(dǎo)體熱敏電阻⑴、金屬氧化物半導(dǎo)體熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的溫度敏感元件。⑵、金屬氧化物半導(dǎo)體熱敏電阻通常用鐵、鎳、鈦、鎂、銅等金屬氧化物按一定的比例混合經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。通過(guò)改變其中氧化物的成分和比例，可以得到不同測(cè)溫范圍、阻值和溫度系數(shù)的NTC熱敏電阻。⑶、金屬氧化物半導(dǎo)體熱敏電阻的特性①、電阻值與溫度的關(guān)系（Rt－t）如下：式中:RT、RT0－溫度為T(mén)、T0（K）時(shí)的溫度值；B－溫度系數(shù)，大約為1500～5000K；②、B參數(shù)：通常是指溫度在25℃（T1）和50℃（T2）的B值：式中:B－常數(shù)；R1－在溫度為T(mén)1（K）時(shí)的電阻值；R2－在溫度為T(mén)2（K）時(shí)的電阻值；T1、T2－溫度；⑷、金屬氧化物半導(dǎo)體熱敏電阻的特點(diǎn)①、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、熱響應(yīng)時(shí)間短（小于1S）、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、體積小。②、阻值－溫度（R－t）特性：溫度每升高1℃，熱電阻的阻值升高較大。即電阻溫度系數(shù)較大，是鉑電阻的4～9倍。③、是負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻；④、阻值與溫度為非線性變化關(guān)系，互換性較差；通常在使用是都進(jìn)行線性化處理。⑸、熱敏電阻的線性化處理①、采用并聯(lián)電阻的方式，進(jìn)行簡(jiǎn)易的線性化處理。③、靈敏度降低②、以t1為中心確定并聯(lián)電阻的阻值；⑹、金屬氧化物半導(dǎo)體熱敏電阻的種類與外形①、種類；金屬封裝；玻璃封裝；塑料封裝；環(huán)氧樹(shù)脂封裝；②、外形圖；③、溫度－電阻特性曲線；例：采用金屬氧化物半導(dǎo)體熱敏電阻的溫控電路7、半導(dǎo)體PN結(jié)溫度傳感器⑵、種類：①、二極管溫度傳感器；②、晶體管溫度傳感器；③、集成溫度傳感器；⑴、定義：半導(dǎo)體PN結(jié)溫度傳感器是利用半導(dǎo)體PN結(jié)兩端電壓隨溫度變化而變化的原理工作的。⑶、二極管PN結(jié)熱敏電阻工作原理①、根據(jù)固體物理中有關(guān)PN的研究，可得出下面的公式：式中：q－是電子的電荷量；T－是絕對(duì)溫度，單位為K；k－是一個(gè)常數(shù)；Is－是一個(gè)與外加電壓無(wú)關(guān)的系數(shù)，稱為反向飽和電流。當(dāng)PN結(jié)制成后，它基本上是一個(gè)只與溫度有關(guān)的系數(shù)。②、采用硅二極管溫度傳感器構(gòu)成的溫度檢測(cè)電路；8、晶體三極管溫度傳感器NPN晶體管在集電極電流IC恒定時(shí)，基極和發(fā)射極間的電壓UBE隨環(huán)境溫度變化而變化。式中：Eg－禁帶寬度；k－與基極偏壓有關(guān)的常數(shù)；γ－由基區(qū)少數(shù)載流子溫度特性決定的常數(shù)；IC－集電極電流；q－電子電荷量；⑴、NPN晶體管電壓UBE與溫度的理論依據(jù)⑵、硅晶體管UBE與溫度關(guān)系曲線溫度系數(shù)為－2.4mV∕℃測(cè)溫范圍－50℃～200℃；⑶、晶體管溫度傳感器的特點(diǎn)①、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、熱響應(yīng)時(shí)間短（小于1S）、精度高、壽命長(zhǎng)、體積小。②、阻值－溫度（R－t）特性好。③、是負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻；④、阻值與溫度為線性變化關(guān)系，穩(wěn)定性和互換性好。9、集成溫度傳感器集成溫度傳感器是將溫度傳感器與放大電路，偏置電源及線性化集成電路等采用集成化技術(shù)制作在同一芯片上，從而極大地提高了傳感器的各項(xiàng)性能。①、測(cè)溫精度高；②、復(fù)現(xiàn)性好；③、線性好，體積?。虎?、熱容量小，⑤、穩(wěn)定性好；⑥、輸出電信號(hào)大；測(cè)溫精度：±0.5℃；溫度范圍：－50～150℃3.2、溫度變送器的特性及其傳遞函數(shù)1、變送器的定義：將傳感器輸出的信號(hào)變換為標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流的器件稱為變送器；2、變送器的特性⑴、變送器作用及特點(diǎn):①、把傳感器輸入的非電量（電量）信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電量信號(hào)（電壓：0～10VDC、電流:4～20mADC等）；②、對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行線性化放大與處理；③、變送器通常由電子線路組成，因此電子線路本身的時(shí)間常數(shù)、滯后都比較小；與傳感器相比較通?？梢院黾s。⑵、變送器的數(shù)學(xué)表達(dá)式:式中:BZ－變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；θz－傳感器測(cè)量信號(hào)（傳感器輸出信號(hào)）；KB－變送器的放大系數(shù)（靜態(tài)特性）。⑶、變送器的傳遞函數(shù):3、傳感器加變送器特性及傳遞函數(shù)⑴、熱電阻傳感器加變送器的數(shù)學(xué)表達(dá)式：①、無(wú)套管熱電阻溫度傳感器的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：②、變送器的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：其增量方程式為：③、如果傳感器的時(shí)間常數(shù)的數(shù)據(jù)與對(duì)象的時(shí)間常數(shù)

的數(shù)據(jù)相比可以略去；即有：④、傳遞函數(shù)為：4、溫度變送器⑴、溫度變送器的定義：將溫度變送器輸出信號(hào)變換為標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流的器件稱為溫度變送器；⑵、溫度變送器工作原理及方框圖：3.3、濕度傳感器與變送器3.3.1、濕空氣的狀態(tài)參數(shù)在空氣調(diào)節(jié)技術(shù)中，常用的狀態(tài)參數(shù)是壓力、溫度、含濕量、相對(duì)濕度、比焓及密度；1、壓力：濕空氣是由干空氣和水蒸氣組成的混合氣體，其總壓力P應(yīng)等于干空氣的分壓力Pg與水蒸氣的分壓力Pq之和即：P=Pg+Pq;

水蒸氣分壓力的大小，反映了濕空氣中水蒸氣含量的多少。濕空氣的溫度越高，空氣中飽和水蒸氣分壓力也就越大，說(shuō)明空氣能容納的水氣數(shù)量越多。水蒸氣分壓力是衡量濕空氣干燥與潮濕的基本指標(biāo)，是一個(gè)重要的參數(shù)。2、溫度：是表示濕空氣冷熱程度的指標(biāo)；3、含濕量（d）：是指1kg干空氣所帶有的水蒸氣質(zhì)量，其單位是g∕kg（干空氣）。它是表示濕空氣濕度大小的重要參數(shù)之一。在空氣調(diào)節(jié)中，常用含濕量來(lái)表示空氣被加濕或減濕的程度。4、相對(duì)濕度（φ）：是指空氣中水蒸氣分壓力Pq與同溫度下飽和水蒸氣分壓力Pqb之比；它表示空氣接近飽和的程度；★絕對(duì)濕度給出的是空間內(nèi)水分的具體含量；★而相對(duì)濕度則指出了大氣的潮濕程度；3.3.2、對(duì)濕度傳感器的技術(shù)要求⑴、使用壽命長(zhǎng)，長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性好；⑵、測(cè)量范圍寬，濕度和溫度系數(shù)小；⑶、靈敏度高、感濕特性線性度好；⑷、濕滯回差??；⑸、響應(yīng)速度快，時(shí)間短；⑹、一致性和互換性好，制造工藝簡(jiǎn)單，易于批量生產(chǎn)，轉(zhuǎn)換電路簡(jiǎn)單，成本低廉；⑺、能在惡劣環(huán)境下工作；3.3.3、濕度傳感器的主要參數(shù)⑴、感濕特性曲線：感濕特性曲線是指濕度傳感器的輸出量與被測(cè)環(huán)境濕度間的關(guān)系曲線；⑵、測(cè)濕量程：測(cè)濕量程是指濕敏傳感器能以規(guī)定的精度測(cè)量的最大范圍；⑶、靈敏度：常用感濕特性曲線的斜率來(lái)定義靈敏度，即靈敏度是輸出量增量與輸入量增量之比；⑷、濕度溫度系數(shù)濕度傳感器的特性往往隨環(huán)境溫度的變化而變化，即在不同的環(huán)境溫度下有不同的感濕特性曲線。⑸、響應(yīng)時(shí)間當(dāng)環(huán)境濕度改變時(shí)，濕度傳感器完成吸濕或脫濕以及動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程所需要的時(shí)間，稱為，響應(yīng)時(shí)間；⑹、濕滯回線和濕滯回差3.3.4、空調(diào)系統(tǒng)中常用濕度傳感器的種類①、毛發(fā)濕度傳感器（變送器）；②、氯化鋰濕度傳感器；③、半導(dǎo)體陶瓷濕度傳感器；④、電容式濕度傳感器；3.3.5、常用濕度傳感器的結(jié)構(gòu)與外形圖①、毛發(fā)式濕度傳感器；②、氯化鋰濕度傳感器；④、電容式濕度傳感器③、半導(dǎo)體陶瓷濕度傳感器；3.3.6、氯化鋰濕度傳感器的工作原理氯化鋰(LiCl)是一種在大氣中不分解、不揮發(fā)，也不變質(zhì)而具有穩(wěn)定的離子型無(wú)機(jī)鹽類。它具有吸濕、放濕的特性，其吸濕量與空氣相對(duì)濕度成一定的函數(shù)關(guān)系。隨著空氣相對(duì)濕度的變化，氯化鋰吸濕量也隨著變化。只有當(dāng)它的蒸氣壓等于周圍空氣的水蒸氣分壓力時(shí)，才處于平衡狀態(tài)。因此，隨著空氣相對(duì)濕度的增加，氯化鋰的吸濕量也隨著增加，從而使氯化鋰中導(dǎo)電離子數(shù)增加，最后導(dǎo)致它的電阻減少。當(dāng)氯化鋰的蒸氣壓高于空氣中水蒸氣分壓力時(shí)，氯化鋰放出水分，導(dǎo)致電阻增大。3.3.7、氯化鋰濕度傳感器的性能參數(shù)與特點(diǎn)①、測(cè)量范圍較寬15％～95％RH；②、測(cè)量精度±2％～5％RH；③、溫度對(duì)測(cè)量精度影響較大；④、最高使用溫度≤55℃；⑤、傳感器必須使用交變電壓；⑥、使用環(huán)境應(yīng)保持清潔、無(wú)粉塵，纖維；⑦、穩(wěn)定性不太高，會(huì)出現(xiàn)測(cè)量漂移；3.3.8、氯化鋰濕度傳感器的應(yīng)用①、電路原理方框圖3.3.9、半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻（燒結(jié)型）⑴、半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻的特點(diǎn)①、使用壽命長(zhǎng)，可在惡劣環(huán)境下工作；②、可檢測(cè)到1%RH低濕狀態(tài)；③、響應(yīng)快、測(cè)量精度高；④、使用范圍寬，以及濕滯回差??；⑤、使用過(guò)程中需經(jīng)常進(jìn)行電加熱清洗；⑵、半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻的結(jié)構(gòu)1－二氧化鈦與氧化鉻鎂復(fù)合型感濕陶瓷；2－陶瓷基片；3－鍍鎂絲引線；4－金短路環(huán)；5－鎳?yán)咏z加熱清洗線圈；6－金電極；⑶、SM-1濕敏元件的性能①、濕敏元件的感濕特性曲線；②、濕敏元件的加熱清洗特性；3.3.10、電容濕度傳感器與變送器⑴、電容濕度傳感器的結(jié)構(gòu)及外形圖⑵、電容濕度傳感器工作原理根據(jù)電容器電容量的關(guān)系：式中：C－電容量；ε－極板間介質(zhì)的介電時(shí)間常數(shù)（F∕m）；A－兩平行極板間的相互覆蓋的有效面積（m2）；δ－兩平行極板間的距離（m）；電容量C直接受到ε、A、δ的影響；電容濕度傳感器是利用當(dāng)濕度變化時(shí)，改變極間介質(zhì)的介電常數(shù)，通過(guò)電容量的測(cè)量來(lái)測(cè)量相對(duì)濕度的。極間介質(zhì)選擇具有吸濕，放濕特性的極薄的聚合物薄膜，電極采用金箔制成，要求薄到能允許水蒸氣通過(guò)。由于聚合物薄膜的吸、放濕特性，使其含水量隨著空氣相對(duì)濕度變化而變化。水的介電常數(shù)與空氣的介電常數(shù)相差很大，所以，當(dāng)水分子被聚合物吸收后，將使平板電容器電容量產(chǎn)生很大的變化，這就是電容濕度傳感器的工作原理。⑶、電容濕度傳感器的性能與特點(diǎn)①、溫度穩(wěn)定性好；②、需要的動(dòng)作能量低；③、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；④、可獲得較大的相對(duì)變化量；⑤、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可在惡劣環(huán)境下工作；⑷、電容濕敏傳感器特性曲線主要技術(shù)參數(shù):①、輸出電壓0～10V；②、測(cè)量濕度范圍0％～95％RH；③、環(huán)境溫度范圍：0～55℃；④、測(cè)量精度：±3％～±5%；例1：汽車風(fēng)擋玻璃自動(dòng)除濕裝置電路例2：帶溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y(cè)量?jī)x電路本段小結(jié)1、傳感器⑴、傳感器的定義：傳感器是將被測(cè)非電量（物理量）信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)與之有對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出信號(hào)的器件或裝置；⑵、傳感器的作用：傳感器主要應(yīng)用在自動(dòng)測(cè)試與自動(dòng)控制領(lǐng)域中。它將諸入壓力、溫度、流量、位移等參數(shù)轉(zhuǎn)換為電量，然后，通過(guò)電的方法進(jìn)行測(cè)量和控制。⑶、溫度傳感器：①、金屬熱電阻溫度傳感器：金屬熱電阻傳感器是利用金屬導(dǎo)體電阻值隨溫度變化而變化的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量的，并按正溫度系數(shù)特性變化。②、金屬氧化物半導(dǎo)體溫度傳感器：金屬氧化物半導(dǎo)體熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的溫度敏感元件。通過(guò)改變其中氧化物的成分和比例，可以得到不同測(cè)溫范圍、阻值和溫度系數(shù)的熱敏電阻。③、半導(dǎo)體PN結(jié)溫度傳感器：半導(dǎo)體PN結(jié)溫度傳感器是利用半導(dǎo)體PN結(jié)兩端電壓隨溫度變化而變化的原理工作的。它們均屬于負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻；線性化特性好。a)、二極管溫度傳感器；b)、晶體管溫度傳感器；c)、集成溫度傳感器；⑷、變送器的定義：將傳感器輸出的信號(hào)變換為標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流的器件稱為變送器；⑸、濕度傳感器：①、氯化鋰濕度傳感器；氯化鋰濕度傳感器是利用在兩金屬極板之間的氯化鋰涂層隨空氣中相對(duì)濕度的變化引起金屬極板之間的電阻值變化的原理工作的。

在使用時(shí)應(yīng)注意，禁止在傳感器兩端加入直流電壓；②、半導(dǎo)體陶瓷濕度傳感器；半導(dǎo)體陶瓷濕度傳感器是采用多孔陶瓷基片表面上涂敷金屬氧化物而制成的；空氣中濕度高時(shí)，多孔陶瓷基片中吸收的水分多，則導(dǎo)電性能加強(qiáng)，電阻值減小。反之，則增大。半導(dǎo)體陶瓷濕度傳感器中有一個(gè)加熱線圈，在控制系統(tǒng)中需有相應(yīng)的控制電路，定時(shí)給加熱線圈通電對(duì)傳感器進(jìn)行清洗；③、電容式濕度傳感器；電容濕度傳感器是利用當(dāng)濕度變化時(shí)，改變電容器極間介質(zhì)的介電常數(shù)，通過(guò)電容器容量的測(cè)量來(lái)測(cè)量相對(duì)濕度的。3.4、空調(diào)自控系統(tǒng)中常用的調(diào)節(jié)器3.4.1、基本概念：1、調(diào)節(jié)器(又稱控制器)的作用：調(diào)節(jié)器的作用是將傳感器(或變送器)送來(lái)的被控參數(shù)的檢測(cè)值與工藝給定值相比較后產(chǎn)生的偏差，按照選用的控制規(guī)律(P、I、D及其組合)進(jìn)行運(yùn)算，發(fā)出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的控制信號(hào)，從而對(duì)執(zhí)行器(或電動(dòng)閥)進(jìn)行有序地控制，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中溫度、濕度、壓差、流量及其它工藝參數(shù)的自動(dòng)控制。2、控制器的控制規(guī)律：所謂控制器的控制規(guī)律是指控制器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間隨時(shí)間變化的規(guī)律。3、控制器的基本控制規(guī)律有：比例(P)控制、積分(I)控制、微分(D)控制；由這些控制規(guī)律可組成P、PI、PID等幾種常用的控制器；例：采用數(shù)字直接控制的空氣處理系統(tǒng)示意圖3.4.2、電動(dòng)（電子）調(diào)節(jié)器1、調(diào)節(jié)器的基本功能：①、給定值、比較值的設(shè)定；②、參數(shù)的指示與顯示；③、對(duì)輸入的偏差信號(hào)進(jìn)行判別與運(yùn)算及操作；2、幾種電子調(diào)節(jié)器的外形：3.4.3、常用調(diào)節(jié)器的類型1、XTMA－1000系列智能數(shù)顯調(diào)節(jié)儀簡(jiǎn)介⑴、內(nèi)部控制方框圖⑵、主要控制功能可進(jìn)行溫度或濕度控制；即可進(jìn)行單機(jī)獨(dú)立控制，也可組成網(wǎng)絡(luò)控制；控制器可對(duì)輸出信號(hào)是非線性傳感器的進(jìn)行線性化處理；調(diào)節(jié)器具有較理想的控制特性，它采用不完全的的微分PID離散控制算法；具有抗積分飽和功能及正、反作用選擇；PID自整定、程序、三位輸入、報(bào)警等；數(shù)據(jù)的斷電保存；抗干擾能力強(qiáng)；⑶、主要技術(shù)指標(biāo)㈠、輸入形式1、熱電偶：S、B、K、E、T（表示溫度范圍）；2、熱電阻：Pt100、Cu50；3、線性輸入：0～5VDC、1～5VDC、0～10mA、4～20mA;㈡、精度1、測(cè)量精度：±0.3％FS±1dig（位）；2、分辨率：14bit;3、采樣周期：0.5S;4、輸入阻抗：熱電偶，mV輸入1MΩ；直流電流輸入：250Ω；㈢、輸出形式：（僅提供選擇一種方式）1、連續(xù)電流：0～10mADC、4～20mADC;2、二位PID：控制周期1～200S，繼電器觸點(diǎn)輸出；3、三位PID：死區(qū)：（0～10.0）％可調(diào)；繼電器動(dòng)作范圍：（0.1～10）％可調(diào)；繼電器動(dòng)作周期1～200S；閥位反饋信號(hào)：0～10mADC或4～20mADC;㈣、PID參數(shù)范圍：1、比例帶PB％：（0.1～400.0）％（PB％＝0時(shí)為開(kāi)－關(guān)控制）；2、積分時(shí)間Ti：1～9999S；3、積分時(shí)間TD：0～9999S（TD＝0時(shí)微分作用切除）；三位PID“死區(qū)”的含義2、國(guó)產(chǎn)“安東”LU－906H智能溫度控制器：⑴、LU－906H智能溫度控制器的特點(diǎn)LU—906H溫差控制器主要用于控制兩個(gè)溫度點(diǎn)的溫差值，如空調(diào)系統(tǒng)中的冷凍水、冷卻水的出水與回水的溫差控制，使得不管系統(tǒng)的使用量如何變化，出水與回水的溫差值為恒定，保證系統(tǒng)的供冷處于最佳狀態(tài)，從而可達(dá)到節(jié)能效果。LU—906H智能溫差控制器是智能型、高精度的數(shù)顯控制器，儀表集多種輸入型號(hào)、輸出方式、控制力‘式于一機(jī)，采用模糊理淪和傳統(tǒng)PID控制相結(jié)合的控制方式進(jìn)行控制，具有響應(yīng)快，超調(diào)小、穩(wěn)定精度高的優(yōu)點(diǎn)。LU—906H溫差控制器采用雙四位LED數(shù)碼顯示，可同時(shí)顯示兩路測(cè)量值。具有手動(dòng)／自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換及自整功能，具有上電軟起動(dòng)功能。⑵、主要技術(shù)指標(biāo)①、基本誤差：±(02％F.S+1)個(gè)字；②、分辨力：1、0.1③、輸入形式：熱電偶：K、S、B、T、E、J；熱電阻：Ptl00，Cu50、Cu100；輸入電流：0～10mA、4～20mA；輸入電壓：0～5VDC、1～5VDC；特殊輸入：R、mV、其它；④、輸出形式：J1：繼電器輸出（阻性250VAC／3A常開(kāi)+常閉）；J2：繼電器輔出（阻性250VAC／0．8A常開(kāi)）；T：固態(tài)繼電器觸發(fā)輸出（12V／40mA）；T1：?jiǎn)温房煽毓柽^(guò)零觸發(fā)輸出；T2：兩路可控硅過(guò)零觸發(fā)輸出；I1：控制電流輸出（0～10mA／4～20mA）；I2：電流變送輸出（0～10mA／4～20mA）；V1：DCl2V／50mA饋電模塊V2：DC24V／50mA饋電模塊V3：DC5V／50mA饋電模塊V5：控制／變送電壓(0～5V或1～5V,0～10V);R：RS232通訊模塊；S：RS485通訊模塊；C1：?jiǎn)蜗嗫煽毓枰葡嘤|發(fā)；C3：三相三線可控硅移相觸發(fā)；C4：三相四線可控硅移相觸發(fā)；熱電偶冷端補(bǔ)償誤差：±l℃斷偶或超量程：顯示符號(hào)Sb；采樣周期：0.5秒電源電壓85—264VAC功耗：4W⑶、“安東牌”LU-906H智能溫差控制器接線圖3、WSZ-3型模（件）塊式溫、濕度調(diào)節(jié)儀簡(jiǎn)介⑴、調(diào)節(jié)儀的主要特點(diǎn)：①、巡測(cè)和調(diào)節(jié)功能：可實(shí)現(xiàn)8路溫度、濕度參數(shù)和8路設(shè)定值的巡測(cè)功能，8路參數(shù)的自動(dòng)控制以及上、下限報(bào)警功能。②、通訊功能：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制器，RS485接口和控制主機(jī)（系統(tǒng)機(jī)），可實(shí)現(xiàn)空調(diào)自控系統(tǒng)的圖形顯示，溫、濕度數(shù)據(jù)記錄等功能。③、計(jì)算功能：根據(jù)被測(cè)點(diǎn)的溫、濕度參數(shù)可計(jì)算其焓值含濕量，還可計(jì)算并顯示出露點(diǎn)溫度和濕球溫度。④、特殊功能控制：智能顯示單元有4個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入和輸出，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警，遠(yuǎn)方啟動(dòng)、停止或根據(jù)新回風(fēng)焓差，調(diào)節(jié)新回風(fēng)比例，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。⑵、調(diào)節(jié)儀的主要功能和技術(shù)指標(biāo)（P85）⑶、調(diào)節(jié)儀的組成方框圖及工作原理⑷、功能模塊實(shí)現(xiàn)的功能①、溫、濕度變送功能：②、調(diào)節(jié)功能：a)、兩路單繼電器輸出的斷續(xù)調(diào)節(jié)；b)、雙繼電器輸出（調(diào)節(jié)方式為三位或三位PI的溫度調(diào)節(jié)）；③、特殊調(diào)節(jié)功能：如串級(jí)調(diào)節(jié)、雙分程選擇控制；⑸、功能模塊的工作原理與特性：

㈠、變送模塊及變送器①、GRM-22鉑熱電阻溫度變送器模塊方框圖②、采用GRM-49雙溫、濕變送模塊方框圖㈡、位式調(diào)節(jié)模塊①、GTD-206溫度位式調(diào)節(jié)模塊原理方框圖㈢、時(shí)間比例調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)規(guī)律：㈣、連續(xù)輸出PID調(diào)節(jié)模塊㈤、三位PI調(diào)節(jié)模塊①、溫度三位PI調(diào)節(jié)模塊②、濕度三位PI調(diào)節(jié)模塊㈥、特殊功能調(diào)節(jié)模塊⑴、串級(jí)調(diào)節(jié)模塊串級(jí)調(diào)節(jié)模塊的功能：串級(jí)溫度調(diào)節(jié)模塊可實(shí)現(xiàn)兩路溫度的變送以及兩路溫度參數(shù)的串級(jí)（主回路為連續(xù)PID，副回路為位式PID）調(diào)節(jié)功能；⑵、GFL-20分程差選模塊①、分程控制的基本概念由一臺(tái)控制器（調(diào)節(jié)器）的輸出信號(hào)去控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的調(diào)節(jié)閥工作，而且每一個(gè)調(diào)節(jié)閥上的控制信號(hào)只是控制器整個(gè)輸出信號(hào)的某一段，通常將這種控制方式稱為分程控制；⑶、GFL-20模塊分程特性②、分程控制的工作原理用分程器將0～10VDC輸入信號(hào)分為兩個(gè)行程：輸入0～5V信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換為0～10V的反相輸出信號(hào)，去控制加熱（加濕）器；③、分程控制的工作原理曲線④、分程差選的優(yōu)點(diǎn)在全年多季節(jié)環(huán)境中空調(diào)系統(tǒng)都能可靠的運(yùn)行；可以有效避免冷熱抵消，即節(jié)約了能源又能獲得較高的控制精度；能自動(dòng)的完成不同季節(jié)的工況轉(zhuǎn)換；能夠較好的處理與協(xié)調(diào)加熱、冷卻、加濕三者的工作方式；㈧、WSZ-3模塊式溫濕度調(diào)節(jié)儀的應(yīng)用⑴、WSZ-3模塊式溫濕度調(diào)節(jié)儀性能簡(jiǎn)介①、溫、濕度連續(xù)PID分程差選自動(dòng)調(diào)節(jié)；②、送風(fēng)溫度超限報(bào)警、保護(hù)；③、可用于高精度恒溫±0.3～0.5℃，恒濕±3～5％RH；⑵、主要功能：①、溫、濕度參數(shù)的PID調(diào)節(jié)和工況自動(dòng)轉(zhuǎn)換。②、送風(fēng)溫度及其設(shè)定值以及冷、熱、濕三個(gè)閥門(mén)的開(kāi)度巡檢。③、兩個(gè)恒溫室的精密自動(dòng)控制。④、送風(fēng)溫度的超溫保護(hù)、無(wú)風(fēng)保護(hù)，防火連鎖及報(bào)警功能。⑤、具有RS-485通訊接口，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中控制?？照{(diào)房間精密恒溫恒濕自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖㈨、E3000系列電子式儀表中的斷續(xù)式調(diào)節(jié)器⑴、EDRL21型調(diào)節(jié)器簡(jiǎn)介①、原理方框圖；②、特點(diǎn)：帶有室外溫度補(bǔ)償?shù)碾p參數(shù)輸入功能；

即：F1－室溫信號(hào)輸入端；F2－室外溫度補(bǔ)償信號(hào)輸入端；-E、-E1－調(diào)節(jié)器給定值減小的外部再整定輸入端；＋E、＋E2－調(diào)節(jié)器給定值增加的外部再整定輸入端；③、EDRL21調(diào)節(jié)器方框原理圖組成部分：1－變速單元；2－補(bǔ)償單元；3－PI運(yùn)算單元；4－輸出單元；5－給定單元；④、EDRL21調(diào)節(jié)器接線圖3.4.4、變頻調(diào)速器1、變頻調(diào)速器的外形結(jié)構(gòu)2、通用變頻調(diào)速器的接線圖⑴、鼠籠式交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法與特點(diǎn)3、電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速原理①、調(diào)壓調(diào)速－采用可控硅進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速；②、變級(jí)調(diào)速－采取改變電動(dòng)機(jī)的級(jí)數(shù)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速；③、采用調(diào)壓器調(diào)速（也屬于調(diào)壓調(diào)速）；④、變頻調(diào)速－改變電動(dòng)機(jī)輸入電壓的頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；⑵、交流電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩公式：⑶、異步交流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線3.5、電動(dòng)閥門(mén)定位器1、電動(dòng)閥門(mén)定位器的定義：電動(dòng)閥定位器又稱電子轉(zhuǎn)換器，它將調(diào)節(jié)器輸出的連續(xù)控制信號(hào)，對(duì)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的輸出軸位置進(jìn)行控制，使閥門(mén)位置與控制信號(hào)成比例關(guān)系，使閥位按輸入的信號(hào)實(shí)現(xiàn)正確的定位。2、電動(dòng)閥門(mén)定位器工作原理圖3、閥門(mén)定位器的用途：電動(dòng)閥門(mén)定位器是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的附件，它與相對(duì)應(yīng)的執(zhí)行器配套組成閉環(huán)系統(tǒng)。可以改善閥的特性，利用閥桿位移反饋來(lái)提高閥門(mén)定位的精度和靈敏度，它能輸出較大功率的信號(hào)壓力，克服閥桿的摩擦力和消除調(diào)節(jié)閥不平衡力的影響，從而保證閥門(mén)位置按控制器輸出的操縱信號(hào)實(shí)現(xiàn)正確的定位。4、閥門(mén)定位器的應(yīng)用場(chǎng)合：⑴、用于執(zhí)行器高精度定位及工作可靠、要求高的控制場(chǎng)合；⑵、用于閥門(mén)前后壓差較大的場(chǎng)合；⑶、用于大口徑閥門(mén)或執(zhí)行器與控制器相距較遠(yuǎn)的場(chǎng)合；⑷、用于高壓介質(zhì)的調(diào)節(jié)，克服較大不平衡力與閥桿摩擦力；⑸、用于高壓或低溫介質(zhì)控制閥的場(chǎng)合；⑹、用于流體介質(zhì)中含有固體顆粒、懸浮物或粘性較大場(chǎng)合；⑺、用于改善閥門(mén)流量特性；⑻、用于分程控制用一個(gè)控制器控制兩個(gè)以上的執(zhí)行器的場(chǎng)合；小結(jié)1、調(diào)節(jié)器的作用：調(diào)節(jié)器的作用是將傳感器(或變送器)送來(lái)的被控參數(shù)的檢測(cè)值與工藝給定值相比較后產(chǎn)生的偏差，按照選用的控制規(guī)律(P、I、D及其組合)進(jìn)行運(yùn)算，發(fā)出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的控制信號(hào)，從而對(duì)執(zhí)行器(或電動(dòng)閥)進(jìn)行有序地控制，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中溫度、濕度、壓差、流量及其它工藝參數(shù)的自動(dòng)控制。2、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律：

所謂調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律是指調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間隨時(shí)間變化的規(guī)律。3、調(diào)節(jié)器的基本控制規(guī)律有：比例(P)控制、積分(I)控制、微分(D)控制；這些控制規(guī)律可組成PD、PI、PID等幾種常用的控制器；4、電子調(diào)節(jié)器⑴、特點(diǎn)：采用微電腦控制，體積小、功能強(qiáng)大、可靠性高、控制精度高、參數(shù)設(shè)定（調(diào)整）方便、適應(yīng)多種傳感器的輸入信號(hào)，具有自診斷功能等。⑵、可進(jìn)行多種調(diào)節(jié)規(guī)律方式的改變，以適應(yīng)不同控制系統(tǒng)的要求。⑶、可進(jìn)行集中控制與網(wǎng)絡(luò)控制。5、調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)方式：⑴、位式調(diào)節(jié)（二位、三位），即：斷續(xù)調(diào)節(jié)方式；⑵、P（比例）、PI（比例積分）、PID（比例積分微分），即：連續(xù)調(diào)節(jié)方式；6、分程差選控制的優(yōu)點(diǎn)：⑴、能用一個(gè)調(diào)節(jié)器控制多個(gè)執(zhí)行器；⑵、在全年多季節(jié)環(huán)境中空調(diào)系統(tǒng)都能可靠的運(yùn)行；⑶、可以有效避免冷熱抵消，即節(jié)約了能源又能獲得較高的控制精度；7、變頻調(diào)速器的工作原理：⑴、把輸入頻率50HZ交流電整流為直流電，再通過(guò)微電腦的控制把直流電變?yōu)轭l率可以變化的交流電；通常采用PWM脈沖寬度調(diào)制方式和SPWM調(diào)制方式；⑵、變頻控制器控制的電動(dòng)機(jī)只能是三相電動(dòng)機(jī)；1、執(zhí)行器的作用：執(zhí)行器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的作用就是接受控制器送來(lái)的控制信號(hào)，改變被調(diào)介質(zhì)的流量（蒸氣量、冷水量、風(fēng)量、電壓量），從而使生產(chǎn)過(guò)程的被調(diào)參數(shù)維持在生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)要求的范圍內(nèi)。2、空調(diào)系統(tǒng)中常用執(zhí)行器的類型：⑴、氣動(dòng)執(zhí)行器；⑵、電動(dòng)執(zhí)行器；⑶、液動(dòng)執(zhí)行器；⑷、電動(dòng)碟閥；⑸、電磁閥；⑹、電加熱器；⑺、風(fēng)門(mén)；3.6、空調(diào)自控系統(tǒng)中常用的執(zhí)行器3、部分執(zhí)行器的外形圖⑴、氣動(dòng)執(zhí)行器；⑵、電動(dòng)執(zhí)行器；⑶、液動(dòng)執(zhí)行器；⑷、電動(dòng)碟閥4、常用執(zhí)行器（電動(dòng)閥）結(jié)構(gòu)圖5、執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）的流量特性⑴、調(diào)節(jié)閥的變流原理根據(jù)流體力學(xué)可知，調(diào)節(jié)閥是一個(gè)局部阻力可調(diào)的節(jié)流元件。對(duì)于不可壓縮的流體，調(diào)節(jié)閥的流量表示為：式中：FV－調(diào)節(jié)閥的流量；P1－調(diào)節(jié)閥前的壓力；P2－調(diào)節(jié)閥后的壓力；S－連接管的截面積；ξ－調(diào)節(jié)閥阻力系數(shù)；ρ－流體的密度；⑵、調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)（水、蒸氣）流過(guò)調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與調(diào)節(jié)閥的相對(duì)開(kāi)度之間的關(guān)系；式中：Q∕Qmax－相對(duì)流量，調(diào)節(jié)閥某一開(kāi)度下的流量與全開(kāi)時(shí)的最大流量之比；l∕lmax－相對(duì)開(kāi)度，調(diào)節(jié)閥某一開(kāi)度下的行程與全開(kāi)時(shí)的最大行程之比；⑶、理想調(diào)節(jié)閥的流量特性①、直線流量特性；②、等百分比流量特性；（對(duì)數(shù)流量特性）③、快開(kāi)流量特性；④、拋物線流量特性；★調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比R：即調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量之比；⑷、流量特性與與閥芯曲面形狀的關(guān)系1－快開(kāi)流量特性；2－直線流量特性；3－拋物線流量特性；4－對(duì)數(shù)流量特性（等百分比流量特性）；⑸、線性流量特性分析⑹、等百分比流量

特性分析①、流量特性曲線是一條指數(shù)曲線；例：在行程的10％、50％、80％三點(diǎn)處，算出行程變化10％時(shí)，所引起的流量相對(duì)值的變化：④、等百分比流量特性的優(yōu)點(diǎn)具有等百分比流量特性的閥在行程變化值相同時(shí)，流量相對(duì)值的變化都是40%，因此這種閥的調(diào)節(jié)精度在全程范圍內(nèi)是不變的。在同樣的行程變化下流量的變化不一樣，當(dāng)行程小時(shí)，流量變化?。划?dāng)行程大時(shí)，流量變化大。因此調(diào)節(jié)閥在小開(kāi)度時(shí)，調(diào)節(jié)作用平穩(wěn)緩和，在開(kāi)度大時(shí)，調(diào)節(jié)作用強(qiáng)。⑺、調(diào)節(jié)閥特性應(yīng)用與選擇調(diào)