使用溫控器控制加熱器時(shí)，需要將溫控器的PID控制演算結(jié)果轉(zhuǎn)換成電力施加到加熱器上。通常使用繼電器，固態(tài)繼電器、可控硅來轉(zhuǎn)換。根據(jù)不同的轉(zhuǎn)換方法，溫控儀的輸出就有了繼電器輸出、固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電壓輸出、可控硅移相觸發(fā)控制輸出、可控硅過零觸發(fā)輸出和連續(xù)電壓或電流信號(hào)輸出這幾種輸出方式。
輸出方式有時(shí)間比例輸出方式和連續(xù)輸出方式。時(shí)間比例輸出方式又分為兩種，一種是在一定的輸出周期中按百分比輸出ON/OFF 接點(diǎn)信號(hào)，另一種是在一定的輸出周期中按百分比輸出ON/OFF電壓脈沖信號(hào)。
連續(xù)輸出方式是將控制演算結(jié)果直接輸出連續(xù)電壓或電流信號(hào)，例如4-20mA輸出。
移相觸發(fā)輸出的溫控器，從控制性能上看穩(wěn)定性和過度響應(yīng)性好，但是會(huì)產(chǎn)生諧波電流和高頻噪聲，同時(shí)價(jià)格較貴。
本文對價(jià)格較低的時(shí)間比例輸出方式(溫控器為開關(guān)量或固態(tài)繼電器輸出)從控制性能和使用注意的視點(diǎn)進(jìn)行分析。當(dāng)溫控器控制演算結(jié)果以O(shè)N/OFF接點(diǎn)信號(hào)輸出時(shí)，通常與接觸器連接。此時(shí)考慮以下兩點(diǎn)點(diǎn)決定時(shí)間比例輸出周期。
1、考慮接觸器觸點(diǎn)壽命，盡可能減少頻繁的ON/OFF動(dòng)作，增大周期。
2、考慮控制對象的響應(yīng)速度，在穩(wěn)定控制時(shí)輸出周期的ON/OFF對測量值PV不產(chǎn)生影響，減小周期。
昌暉儀表制造有限公司溫度控制器用于接點(diǎn)輸出方式時(shí)，時(shí)間比例輸出周期的初始值為20秒。
對響應(yīng)速度快的控制對象，使用初始值的話，測量值PV在穩(wěn)定控制時(shí)會(huì)出現(xiàn)周期性的波動(dòng)。出現(xiàn)這種情況時(shí)需要減小輸出周期。但是，過度減小輸出周期，會(huì)顯著減少接觸器觸點(diǎn)壽命。為此建議使用固態(tài)繼電器。
使用接觸器時(shí)還需要考慮噪音。溫控器的接點(diǎn)輸出，在一定輸出周期中按輸出的百分比ON，實(shí)際上比溫控器的采樣時(shí)間更快時(shí)間間隔內(nèi)判斷ON/OFF，我們不知道在交流電源的什么位置ON/OFF。因此有在大電流狀態(tài)下接點(diǎn)OFF的可能性，不可避免地產(chǎn)生噪音。為此昌暉儀表建議對包括溫度控制器在內(nèi)的周邊設(shè)備實(shí)施噪音對策。
溫控器控制演算結(jié)果以電壓脈沖信號(hào)輸出時(shí)，通常與固態(tài)繼電器連接。與繼電器不同的是無需考慮節(jié)點(diǎn)壽命。但是需要考慮以下兩點(diǎn)決定時(shí)間比例輸出周期。
1、為得到足夠的輸出分辨率，增大周期。
2.考慮控制對象的響應(yīng)速度，在穩(wěn)定控制時(shí)輸出周期的ON/OFF對測量值PV不產(chǎn)生影響，減小周期。
固態(tài)繼電器的規(guī)格如果不是過零型固態(tài)繼電器的話，無需考慮輸出分辨率。但需考慮噪音對策。
如果是過零型固態(tài)繼電器的話，溫控器的輸出和實(shí)際施加到加熱器上的功率是不一樣的。在這種情況下需要考慮實(shí)際施加到加熱器上的分辨率。
例如，考慮電源頻率是50Hz，時(shí)間比例輸出周期1秒，輸出4.4%的場合。
交流電源的半波是10ms。在1秒周期中4.4%輸出就是ON時(shí)間為44ms。如果像下圖所示的時(shí)刻施加輸出的話，輸出12V的時(shí)刻時(shí)固態(tài)繼電器的接點(diǎn)沒有閉合，電源電壓過零時(shí)刻接點(diǎn)才閉合。輸出0V的時(shí)刻固態(tài)繼電器的接點(diǎn)沒有打開，電源電壓過零時(shí)刻接點(diǎn)才打開。圖中斜線的部分表示閉合狀態(tài)。
實(shí)際上固態(tài)繼電器的閉合時(shí)間是50ms，相當(dāng)于5%的輸出施加到加熱器上了。
像這樣使用過零型固態(tài)繼電器時(shí)，因?yàn)閷?shí)際的輸出分辨率是由電源頻率和時(shí)間比例輸出周期決定的，所以時(shí)間溫控器比例輸出周期設(shè)置過短的話，輸出分辨率會(huì)變得低下，損害穩(wěn)定控制性能。
控制對象的響應(yīng)速度快，時(shí)間比例輸出周期不得不設(shè)置很短時(shí)，需要使用連續(xù)輸出的相位控制，或者可控硅調(diào)功器。
可控硅調(diào)功器的輸入是溫控器的連續(xù)輸出并且過零型輸出時(shí)，或者使用功率前饋功能的溫控器時(shí)，由于增加了補(bǔ)償實(shí)際輸出差的功能，因此可以實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的控制。請注意，可控硅調(diào)功器的輸入是溫度控制器的電壓脈沖輸出的過零型輸出時(shí)，沒有補(bǔ)償功能。
