恒温控制器设计
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1.引言 随着科技的发展及产业自动化的日
趋加强，恒温控制被广泛应用于农业、 工业、化工、医疗、机械、储存运输等 各类行业。及时、准确地获取温度信息 和实现实时控制，在工农业生产的许多 方面具有重要意义。为此， 本文设计了一款具有较宽温 控范围的恒温控制器。
2.主要硬件电路方案 恒温控制器的硬件电路
主要包括温度检测和温度控 制两部分。 2.1 温度检测方案
ELECTRONICS WORLD・技术交流
恒 温 控 制 器 设 广计
东 理 工 学 院 电 气 工 程 系 梁 永 忠
• 152 •
本文以MCU为核心，设计了一款 宽温度范围的恒温控制器。硬件电路主 要包括温度检测和温度控制两部分，温 度检测传感器采用热电偶，加热部件为 热流道加热器，降温采用自然冷却的方 式；控制算法采用传统的PID控制器。
由比例单元P、积分单元I和微分单元D三部分组成，比例控 制可调节系统的响应速度，但会产生稳态误差；积分控制可 消除稳态误差，但可能增加超调；微分控制可加快惯性系统 响应速度以及减弱超调趋势（陶永华，新型PID控制及其应
用：机械工业出版社，2002）。 PID控制器的离散化方程如下式：
KP为比例系数，Ti为积分时间，Td为微分时间，TS为采样周期，ek 为第k次采样的偏差值。
电路如图2所示，MCU检测到过零信号后，通过IO控制 双向可控硅的导通时间从而控制加热器达到控温的目的。双 向可控硅的特点是导通后即使触发信号去掉，它仍将保持导 通；当负载电流为零(交流电压过零点)时，它会自动关断。 所以需要在交流电的每个半波期间都要送出触发信号。
3.控制算法 温度控制算法采用传统成熟的PID控制器，PID控制器
图1 过零检测电路
图2 过零触发电路
ELECTRONICS WORLD・技术交流
2.2.1 过零检测电路 电路如图1所示，采用双向输入光耦实现波形的转换和高
低压隔离的作用，当交流电压接近零点时光耦截止，SYN输 出高电平，此信号可接入MCU的外部中断用于判断交流电压 的零点并控制双向可控硅的导通。 2.2.2 过零触发电路
AD8495是专门设计用于测量K型热电偶的放大器，能 将微弱的热电偶信号放大122的增益，形成5mV/℃的输出信 号，在－25℃至＋400℃温度范围内的线性误差小于2℃。而 且其内部集成了温度传感器用于补偿环境温度的变化，简化 了热电偶应用电路的设计。
AD8476是一款功耗极低的全差分精密放大器，能将单 端信号精确转换为精密ADC的差分输入。
PID控制器的输出为加热器的功率，以正弦波半波10ms为周期，通过 设置输出功率百分比，控制双向可控硅的导通时间。如设置输出功率百 分比为30%，则控制双向可控硅的导通时间为3ms。
4.结语 本文设计的恒温控制器方案具有控温范围宽、硬件简单、调试容
易、控制算法成熟等优点，能缩短系统开发和设计周期，具有一定的推 广和参考价值。
电阻和集成温度传感 器一般用在低温测量，K型 热电偶可以直接测量各种生 产中从0℃到1300℃范围的 液体蒸汽和气体介质以及固 体的表面温度，而且具有线 性度好，热电动势较大，灵 敏度高，稳定性和均匀性较 好，抗氧化性能强，价格便 宜等优点，故本方案选择K 型热电偶作为温度传感器 （兀伟，王航宇，多种温度 传感器信号调理电路设计： 电子设计工程，2012）。
一、电子信息技术的基本内容与特点 客观地讲，尽管人们经常将电子信息技术作为一个名词挂在
嘴边，但是如果细分到某一个特定行业的时候或许很少有人能够 十分清楚地解析出电子信息技术在这个行业用泛指借助计算机多媒体设备对医生及护士的工作状态进 行辅助的一个过程，从微观上来说，电子信息技术在医院护 理管理体系中的应用目前已经极为广泛，甚至说从病患入院 一开始，医生给患者进行信息登记之初，电子信息技术就已 经在整个护理体系中发挥作用了。小到患者的“二维码信息手 环”，大到患者的术后体征监测等都需要信息技术发挥功效。
试论电子信息技术在医院护理管理体系中的应用
邓州市人民医院 贾 铮
由于医院的电子信息技术基本上都是采用独立互联网模式进行操 作，所以从工作原理上来看电子信息技术的运行比较稳定，能够将病患 的所有基本信息比较及时地提供给医护人员，尤其是作为危重病人以及 容易存在术后并发症的重点护理对象，电子信息技术都能够结合不同电 子设备的运行来评估其身体状态，按照设定的预案来为医护人员提供精 准、缜密且科学的医护建议。
AD7790是一款适合低频测量应用的低功耗、完整模拟 前端，内置一个低噪声16位Σ-Δ型ADC，其数据的输入、 输出都通过串行接口完成，可方便与MCU的连接。
通过ADI公司的热电偶测量集成硬件方案将简化本设计 的硬件电路，缩短开发周期。 2.2 温度控制电路方案
温度控制是通过双向可控硅的导通时间来控制加热器，电 路主要包括交流电过零检测电路和双向可控硅过零触发电路。
但热电偶也具有电压 信号弱、信号调理复杂、抗 噪性差等缺点。热电偶在应 用时需对参考接合点温度做 补偿，可采用热敏电阻、二 极管或RTD测量其温度，若 将参考接合点补偿和信号调 理电路独立开来会给开发和 调试带来较大的工作量，为
此本文采用ADI公司的模拟集成硬件方案，采用AD8495、 AD8476和AD7790实现对热电偶电信号的调理、补偿、放大 和AD转换。
计算机信息技术的发展不仅完全改变了民众的生活方 式，同时也从基础上全面性地提升了工作效率，这在某种程 度上让在相对特殊环境下需要改变的工作状态得到了不同程 度上的优化。医院护理系统虽然从表象上来看并不属于比较 恶劣的工作环境，不过由于其直接关系到病患的生命健康状 态监护，需要一个相对较为稳定的工作基础架构，所以全面 引进电子信息技术是完全有必要的。
作者简介：梁永忠（1984—），男，广东肇庆人，硕士研究生，工 程师，主要研究领域为计算机测控技术、直流电机驱动等。
与其他行业相比起来，医院的护理系统对运行误差的要 求是极为严苛的，因此自从电子信息技术在完成了技术测试 之后，就因为其严谨的运行方式和完善的程序管理模式被迅 速应用在医院护理管理体系中，本文就结合实际情况对电子 信息技术在医院护理管理体系中的应用进行简析。
趋加强，恒温控制被广泛应用于农业、 工业、化工、医疗、机械、储存运输等 各类行业。及时、准确地获取温度信息 和实现实时控制，在工农业生产的许多 方面具有重要意义。为此， 本文设计了一款具有较宽温 控范围的恒温控制器。
2.主要硬件电路方案 恒温控制器的硬件电路
主要包括温度检测和温度控 制两部分。 2.1 温度检测方案
ELECTRONICS WORLD・技术交流
恒 温 控 制 器 设 广计
东 理 工 学 院 电 气 工 程 系 梁 永 忠
• 152 •
本文以MCU为核心，设计了一款 宽温度范围的恒温控制器。硬件电路主 要包括温度检测和温度控制两部分，温 度检测传感器采用热电偶，加热部件为 热流道加热器，降温采用自然冷却的方 式；控制算法采用传统的PID控制器。
由比例单元P、积分单元I和微分单元D三部分组成，比例控 制可调节系统的响应速度，但会产生稳态误差；积分控制可 消除稳态误差，但可能增加超调；微分控制可加快惯性系统 响应速度以及减弱超调趋势（陶永华，新型PID控制及其应
用：机械工业出版社，2002）。 PID控制器的离散化方程如下式：
KP为比例系数，Ti为积分时间，Td为微分时间，TS为采样周期，ek 为第k次采样的偏差值。
电路如图2所示，MCU检测到过零信号后，通过IO控制 双向可控硅的导通时间从而控制加热器达到控温的目的。双 向可控硅的特点是导通后即使触发信号去掉，它仍将保持导 通；当负载电流为零(交流电压过零点)时，它会自动关断。 所以需要在交流电的每个半波期间都要送出触发信号。
3.控制算法 温度控制算法采用传统成熟的PID控制器，PID控制器
图1 过零检测电路
图2 过零触发电路
ELECTRONICS WORLD・技术交流
2.2.1 过零检测电路 电路如图1所示，采用双向输入光耦实现波形的转换和高
低压隔离的作用，当交流电压接近零点时光耦截止，SYN输 出高电平，此信号可接入MCU的外部中断用于判断交流电压 的零点并控制双向可控硅的导通。 2.2.2 过零触发电路
AD8495是专门设计用于测量K型热电偶的放大器，能 将微弱的热电偶信号放大122的增益，形成5mV/℃的输出信 号，在－25℃至＋400℃温度范围内的线性误差小于2℃。而 且其内部集成了温度传感器用于补偿环境温度的变化，简化 了热电偶应用电路的设计。
AD8476是一款功耗极低的全差分精密放大器，能将单 端信号精确转换为精密ADC的差分输入。
PID控制器的输出为加热器的功率，以正弦波半波10ms为周期，通过 设置输出功率百分比，控制双向可控硅的导通时间。如设置输出功率百 分比为30%，则控制双向可控硅的导通时间为3ms。
4.结语 本文设计的恒温控制器方案具有控温范围宽、硬件简单、调试容
易、控制算法成熟等优点，能缩短系统开发和设计周期，具有一定的推 广和参考价值。
电阻和集成温度传感 器一般用在低温测量，K型 热电偶可以直接测量各种生 产中从0℃到1300℃范围的 液体蒸汽和气体介质以及固 体的表面温度，而且具有线 性度好，热电动势较大，灵 敏度高，稳定性和均匀性较 好，抗氧化性能强，价格便 宜等优点，故本方案选择K 型热电偶作为温度传感器 （兀伟，王航宇，多种温度 传感器信号调理电路设计： 电子设计工程，2012）。
一、电子信息技术的基本内容与特点 客观地讲，尽管人们经常将电子信息技术作为一个名词挂在
嘴边，但是如果细分到某一个特定行业的时候或许很少有人能够 十分清楚地解析出电子信息技术在这个行业用泛指借助计算机多媒体设备对医生及护士的工作状态进 行辅助的一个过程，从微观上来说，电子信息技术在医院护 理管理体系中的应用目前已经极为广泛，甚至说从病患入院 一开始，医生给患者进行信息登记之初，电子信息技术就已 经在整个护理体系中发挥作用了。小到患者的“二维码信息手 环”，大到患者的术后体征监测等都需要信息技术发挥功效。
试论电子信息技术在医院护理管理体系中的应用
邓州市人民医院 贾 铮
由于医院的电子信息技术基本上都是采用独立互联网模式进行操 作，所以从工作原理上来看电子信息技术的运行比较稳定，能够将病患 的所有基本信息比较及时地提供给医护人员，尤其是作为危重病人以及 容易存在术后并发症的重点护理对象，电子信息技术都能够结合不同电 子设备的运行来评估其身体状态，按照设定的预案来为医护人员提供精 准、缜密且科学的医护建议。
AD7790是一款适合低频测量应用的低功耗、完整模拟 前端，内置一个低噪声16位Σ-Δ型ADC，其数据的输入、 输出都通过串行接口完成，可方便与MCU的连接。
通过ADI公司的热电偶测量集成硬件方案将简化本设计 的硬件电路，缩短开发周期。 2.2 温度控制电路方案
温度控制是通过双向可控硅的导通时间来控制加热器，电 路主要包括交流电过零检测电路和双向可控硅过零触发电路。
但热电偶也具有电压 信号弱、信号调理复杂、抗 噪性差等缺点。热电偶在应 用时需对参考接合点温度做 补偿，可采用热敏电阻、二 极管或RTD测量其温度，若 将参考接合点补偿和信号调 理电路独立开来会给开发和 调试带来较大的工作量，为
此本文采用ADI公司的模拟集成硬件方案，采用AD8495、 AD8476和AD7790实现对热电偶电信号的调理、补偿、放大 和AD转换。
计算机信息技术的发展不仅完全改变了民众的生活方 式，同时也从基础上全面性地提升了工作效率，这在某种程 度上让在相对特殊环境下需要改变的工作状态得到了不同程 度上的优化。医院护理系统虽然从表象上来看并不属于比较 恶劣的工作环境，不过由于其直接关系到病患的生命健康状 态监护，需要一个相对较为稳定的工作基础架构，所以全面 引进电子信息技术是完全有必要的。
作者简介：梁永忠（1984—），男，广东肇庆人，硕士研究生，工 程师，主要研究领域为计算机测控技术、直流电机驱动等。
与其他行业相比起来，医院的护理系统对运行误差的要 求是极为严苛的，因此自从电子信息技术在完成了技术测试 之后，就因为其严谨的运行方式和完善的程序管理模式被迅 速应用在医院护理管理体系中，本文就结合实际情况对电子 信息技术在医院护理管理体系中的应用进行简析。