淺談空調(diào)器的溫度控制

王建榮　崔永遠(yuǎn)

【摘要】隨著科技的發(fā)展，微電腦溫度控制廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，空調(diào)器能按照設(shè)定溫度值，自動(dòng)跟蹤被控參數(shù)變化，構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)，越來(lái)越趨向于智能化，人性化?？照{(diào)器的功能越來(lái)越多，廣泛用于人類(lèi)的生產(chǎn)生活中。

【關(guān)鍵詞】空調(diào)器? 溫度控制? 單片機(jī)? 熱敏電阻

一、空調(diào)器的基本概念

空調(diào)器，顧名思義“空氣調(diào)節(jié)器”。用來(lái)調(diào)節(jié)空氣的溫度、相對(duì)濕度、氣流速度和潔凈度等。空調(diào)器對(duì)空氣的調(diào)節(jié)過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)熱量交換的過(guò)程。通過(guò)控制制冷劑在制冷系統(tǒng)中的狀態(tài)變化，從而實(shí)現(xiàn)溫度的變化。因?yàn)橐后w汽化時(shí)要吸收熱量，氣體液化時(shí)要放出熱量，從而改變室內(nèi)外環(huán)境的溫度。在整個(gè)封閉系統(tǒng)中，壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)循環(huán)的心臟。低溫低壓制冷劑液體在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氣體（吸收室內(nèi)熱量），氣體在氣缸中經(jīng)壓縮，其溫度和壓力都升高，然后排入冷凝器被液化（向室外放出熱量）。這是一個(gè)反復(fù)循環(huán)的過(guò)程。熱泵式空調(diào)，是在系統(tǒng)中多加一個(gè)四通導(dǎo)向閥，在冬天把冷凝器和蒸發(fā)器的作用互換，從而達(dá)到制熱的目的。

空調(diào)器按照其用途來(lái)分，大體可分為工業(yè)用空調(diào)器和家用空調(diào)器，家用空調(diào)器主要用來(lái)改善人們的生存環(huán)境，提高生活質(zhì)量，滿(mǎn)足人們生活的需要。家用空調(diào)器可分為窗式、壁掛式、柜式，而壁掛式空調(diào)由于噪音小外形美觀，不占地面兒，最受家庭歡迎。當(dāng)然，隨著科技的發(fā)展，空調(diào)器的外形和功能也隨著人們對(duì)節(jié)能、舒適、美觀的要求而趨向多樣化。

二、溫度控制的概念

空調(diào)的任務(wù)就是要保證空氣的溫度、濕度、清潔度和氣流速度的要求，以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝或人們身體健康的需要。空氣中的成分主要隨溫度的變化而改變，改變環(huán)境溫度，滿(mǎn)足人們的需要，或保證某些產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，對(duì)于溫度的有效控制就顯得極為重要。

溫度控制的任務(wù)就是在充分了解了生產(chǎn)過(guò)程的工藝流程和動(dòng)靜態(tài)特性的基礎(chǔ)上，應(yīng)用控制理論對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和綜合，以生產(chǎn)過(guò)程中的溫度作為被控量，應(yīng)用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，在可能獲得的原料和能源條件下，以最經(jīng)濟(jì)的手段將原料加工成預(yù)期的合格產(chǎn)品。

隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)的控制要求越來(lái)越高，對(duì)溫度控制系統(tǒng)的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，精度要求越來(lái)越高，這就要求設(shè)計(jì)者在進(jìn)行溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，必須從檢測(cè)、軟件計(jì)算和輸出控制等方面認(rèn)真考慮，盡量降低各個(gè)通道和環(huán)節(jié)的誤差，提高其精度，力求使各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到較高的準(zhǔn)確度，最終實(shí)現(xiàn)最高的控制要求。所以對(duì)溫度檢測(cè)的精確度極為重要。

溫度檢測(cè)的方法有許多種，主要分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)。接觸式檢測(cè)方法主要包括基于物體受熱體積膨脹性質(zhì)的膨脹式溫度檢測(cè)儀表;基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻隨溫度變化的熱電阻溫度檢測(cè)儀表;基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢測(cè)儀表。非接觸式的檢測(cè)方法是利用物體的熱輻射特性與溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)物體的溫度進(jìn)行檢測(cè)，主要有亮度法、全輻射法和比色法等。其中各個(gè)測(cè)溫方法的測(cè)溫對(duì)象、測(cè)溫范圍都是不一樣的，在選用時(shí)要根據(jù)超溫對(duì)象的特性、測(cè)溫范圍及其主要特性來(lái)選擇。

溫度的檢測(cè)電路一般采用含數(shù)字溫度傳感器、含集成溫度傳感器、含熱敏電阻溫度檢測(cè)三種電路。這三種電路對(duì)溫度檢測(cè)電路的主要區(qū)別在于：前項(xiàng)通道分別采用DS18B20、AD590、熱敏電阻檢測(cè)電路。數(shù)字DS18B20具有接線簡(jiǎn)單，檢測(cè)方便，直接向單片機(jī)提供數(shù)字溫度值，但數(shù)字溫度傳感器最大的不足就是測(cè)量范圍不大，且價(jià)格較貴;集成溫度傳感器AD590在溫度檢測(cè)當(dāng)中應(yīng)用廣泛，精度也高，但它需要+15伏電壓，加大了電源電路的負(fù)荷，從而造成的電源電路復(fù)雜性，增加了調(diào)試的困難;熱敏電阻具有靈敏度高、體積小、較穩(wěn)定、制作簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、易于維護(hù)、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)。所以，以人性化、健康性理念為基礎(chǔ)的空調(diào)一般都采用熱敏電阻式溫度傳感器，從而構(gòu)成空調(diào)器的微電腦控制系統(tǒng)。

目前，空調(diào)溫度控制均采用單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)來(lái)完成對(duì)溫度的檢測(cè)與控制。在溫度控制領(lǐng)域，根據(jù)其控制方法的不同，可分為過(guò)程控制系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的過(guò)程控制系統(tǒng)一般由以下幾個(gè)部分組成：被控過(guò)程、用于生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)檢測(cè)的檢測(cè)與變送儀表、控制器、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、報(bào)警保護(hù)和聯(lián)鎖等其它部件?？刂破鞲鶕?jù)系統(tǒng)輸出量、檢測(cè)值與設(shè)定值的偏差，按照一定的控制算法輸出控制量，對(duì)被控制過(guò)程進(jìn)行控制。執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受控制器送來(lái)的控制信息調(diào)節(jié)被控量，從而達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo)。。單片機(jī)控制系統(tǒng)一般以下幾個(gè)組成部分;單片機(jī)主機(jī)、前項(xiàng)通道、后向通道、人機(jī)通道、應(yīng)用程序和系統(tǒng)抗干擾設(shè)置。單片機(jī)主機(jī)用來(lái)完成程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與計(jì)算、控制信號(hào)的輸出以及與其他設(shè)備進(jìn)行通信的功能。前項(xiàng)通道用來(lái)完成被控對(duì)象的參數(shù)檢測(cè)、變送等功能，向單片機(jī)輸入有效的數(shù)字信號(hào)。后向通道用來(lái)輸出單片機(jī)所發(fā)出的控制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為預(yù)期的動(dòng)作，以完成控制系統(tǒng)的控制功能。與過(guò)程控制系統(tǒng)相比，單片機(jī)控制系統(tǒng)有價(jià)格低廉、可靠性高、智能化高、方便修改控制算法的特點(diǎn)。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，隨著科技的發(fā)展，微電腦溫度控制廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、機(jī)械制造和食品加工等許多重要領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用?？照{(diào)器能按照設(shè)定溫度值，自動(dòng)跟蹤被控參數(shù)變化，構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)，越來(lái)越趨向于智能化，人性化。空調(diào)器的功能越來(lái)越多，廣泛用于人類(lèi)的生產(chǎn)生活中。