空调自控系统中常用器件

传感器的浸染：传感器紧张运用在自动测试与自动掌握领域中。
它将诸入压力、温度、流量、位移等参数转换为电量，然后，通过电的方法进行丈量和掌握。

热电阻传感器：

热电阻传感器的定义：

物资的电阻率随温度变革而变革的物理征象称为热电阻效应。
利用电阻随温度变革而变革的特性（即热电阻效应）制成的传感器称为热电阻传感器。

热电阻传感器的浸染：热电阻传感器紧张用于检测温度和与温度有关的参量。

热电阻传感器的分类：

①金属热电阻；常日称为热电阻；

②半导体热电阻；常日称为热敏电阻；

空调系统中常用的温度传感器：

1、温度传感器的种类：

⑴金属材料制成的热电阻温度传感器；

⑵金属氧化物半导体材料制成的热敏电阻式温度传感器；

⑶由半导体PN结制成的半导体热敏电阻温度传感器；

2、几种温度传感器的特性：

①热电阻温度传感器是根据金属导体的电阻值随温度变革而变革的事理测温的；温度升高电阻值增大，称为正温度系数（ PTC ）热电阻。

②金属氧化物半导体材料制成的热敏电阻其温度特性为：温度升高，电阻值减小，常日被称为负温度系数（NTC）热敏电阻。

③半导体PN结制成的半导体热敏电阻是根据PN结正向压降随温度变革的事理事情的。
也是负温度系数（NTC）热敏电阻。

3、空调系统中常用传感器的形状与构造：

⑴热电阻传感器；

⑵金属氧化物半导体热敏电阻传感器；

⑶半导体PN结热敏电阻传感器；

4、金属热电阻温度传感器的测温事理：

热电阻是热电阻温度计的测温元件，它是利用金属导体电阻值随温度变革而变革的特性来实现温度丈量的。

⑴金属导体电阻值与温度的关系为：

式中：Rt－温度为t℃时电阻值；

R0－温度为t0（常日为0℃）时电阻值；

a－温度系数，即温度每升高1℃时的电阻相对变革量；

t－温度变革量；

Rt－温度改变t时的电阻变革量。

⑵热电阻温度传感器的特点：

①构造大略、事情可靠、电阻温度特性好、测温灵敏度高、精度高、测温范围较广（-200℃～＋650℃）。

②阻值－温度（R－t）特性：温度每升高1℃，热电阻的阻值升高约0.4％～0.6％。
即电阻温度系数较小。

③正温度系数热敏电阻；

④阻值与温度不是线性变革，但在一定的范围内可进似为常数。

⑶热电阻的紧张技能数据

①分度号：热电阻的分度号因此热电阻在0℃时的电阻值来标记的，以便与相应的调节器配套利用。

②阻值－温度（Rt－t）特性

例：铂电阻在-200℃～0℃范围内：

温度在0℃～850℃范围内时：

③热电阻的韶光常数：

韶光常数一样平常在10S～4min之内；

a)大热惯性：在1.5min～4min之内；

b)一样平常热惯性：在10S～1.5min之内；

c)小热惯性：在10S之内。

⑷热电阻式温度传感器的特性参数：

5、热电阻传感器的运用

⑴加热温度掌握电路

6、金属氧化物半导体热敏电阻

⑴金属氧化物半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随温度变革而变革的性子制成的温度敏感元件。

⑵金属氧化物半导体热敏电阻常日用铁、镍、钛、镁、铜等金属 氧化物按一定的比例稠浊经高温烧结而成。
通过改变个中氧化物的身分和比例，可以得到不同测温范围、阻值和温度系数的NTC热敏电阻。

⑶金属氧化物半导体热敏电阻的特性

①电阻值与温度的关系（Rt－t）如下：

式中：RT、RT0－ 温度为T、T0（K）时的温度值；

B－温度系数，大约为1500～5000K；

②B 参数：常日是指温度在25℃（T1）和50℃（T2）的B值：

式中：B－常数；

R1－在温度为T1（K）时的电阻值；

R2－在温度为T2（K）时的电阻值；

T1、T2－温度。

⑷金属氧化物半导体热敏电阻的特点：

①构造大略、灵敏度高、热相应韶光短（小于1S）、稳定性好、寿命长、体积小。

②阻值－温度（R－t）特性：温度每升高1℃，热电阻的阻值升高较大。
即电阻温度系数较大，是铂电阻的4～9倍。

③是负温度系数（NTC）热敏电阻；

④阻值与温度为非线性变革关系，互换性较差；常日在利用是都进行线性化处理。

⑸热敏电阻的线性化处理：

①采取并联电阻的办法，进行大略单纯的线性化处理。

①以t1为中央确定并联电阻的阻值；

②灵敏度降落。

⑹金属氧化物半导体热敏电阻的种类与形状：

①种类：金属封装；玻璃封装；塑料封装；环氧树脂封装；

②形状图：

③温度－电阻特性曲线；

例：采取金属氧化物半导体热敏电阻的温控电路

7、半导体PN结温度传感器

⑴定义：半导体PN结温度传感器是利用半导体PN结两端电压随温度变革而变革的事理事情的。

⑵种类：

①二极管温度传感器；

②晶体管温度传感器；

③集成温度传感器。

⑶二极管PN结热敏电阻事情事理

①根据固体物理中有关PN的研究，可得出下面的公式：

式中：q－是电子的电荷量；

T－是绝对温度，单位为K；

k－是一个常数；

Is－是一个与外加电压无关的系数，称为反向饱和电流。

当PN结制成后，它基本上是一个只与温度有关的系数。

8、晶体三极管温度传感器

⑴NPN晶体管电压UBE与温度的理论依据

NPN晶体管在集电极电流IC恒定时，基极和发射

极间的电压UBE随环境温度变革而变革。

⑶硅晶体管UBE与温度关系曲线

温度系数为－2.4mV∕℃；

测温范围－50℃～200℃。

⑶晶体管温度传感器的特点

①构造大略、灵敏度高、热相应韶光短（小于1S）、精度高、寿命长、体积小。

②阻值－温度（R－t）特性好。

③是负温度系数（NTC）热敏电阻；

④阻值与温度为线性变革关系，稳定性和互换性好。

9、集成温度传感器

集成温度传感器是将温度传感器与放大电路，偏置电源及线性化集成电路等采取集成化技能制作在同一芯片上，从而极大地提高了传感器的各项性能。

①测温精度高；②复现性好；③线性好，体积小；

④热容量小；⑤稳定性好；⑥输出电旗子暗记大。

温度变送器的特性及其通报函数：

变送器的定义：将传感器输出的旗子暗记变换为标准电压或电流的器件称为变送器。

变送器的特性：

⑴变送器浸染及特点

①把传感器输入的非电量：（电量）旗子暗记转换为标准的电量旗子暗记（电压：0～10V DC、电流：4～20mA DC等）；

②对输入旗子暗记进行线性化放大与处理；

③变送器常日由电子线路组成，因此电子线路本身的韶光常数、滞后都比较小；与传感器比较较常日可以忽约。

⑵变送器的数学表达式：

式中：BZ－变送器输出的标准旗子暗记；

z－传感器丈量旗子暗记（传感器输出旗子暗记）；

KB－变送器的放大系数（静态特性）。

⑶变送器的通报函数：

温度变送器：

温度变送器的定义：将温度变送器输出旗子暗记变换为标准电压或电流的器件称为温度变送器；

⑵温度变送器事情事理及方框图：

湿度传感器与变送器：

湿空气的状态参数：

在空气调节技能中，常用的状态参数是压力、温度、

含湿量、相对湿度、比焓及密度；

1、压力：湿空气是由干空气和水蒸气组成的稠浊气体，其总压力P应即是干空气的分压力Pg与水蒸气的分压力Pq之和即： P=Pg+Pq

蒸气分压力的大小，反响了湿空气中水蒸气含量的多少。
湿空气的温度越高，空气中饱和水蒸气分压力也就越大，解释空气能容纳的水气数量越多。

水蒸气分压力是衡量湿空气干燥与湿润的基本指标，是一个主要的参数。

2、温度：是表示湿空气冷热程度的指标；

3、含湿量（d）：是指1kg干空气所带有的水蒸气质

量，其单位是g∕kg（干空气）。
它是表示湿空气湿度大小的主要参数之一。

在空气调节中，常用含湿量来表示空气被加湿或减

湿的程度。

4、相对湿度（）：是指空气中水蒸气分压力Pq与同温度下饱和水蒸气分压力Pqb之比；它表示空气靠近饱和的程度：

绝对湿度给出的是空间内水分的详细含量；

而相对湿度则指出了大气的湿润程度。

对湿度传感器的技能哀求：

⑴利用寿命长，长期事情的稳定性好；

⑵丈量范围宽，湿度和温度系数小；

⑶灵敏度高、感湿特性线性度好；

⑷湿滞回差小；

⑸相应速率快，韶光短；

⑹同等性和互换性好，制造工艺大略，易于批量生产，转换电路大略，本钱低廉；

⑺能在恶劣环境下事情；

湿度传感器的紧张参数：

⑴感湿特性曲线：感湿特性曲线是指湿度传感器的输出量与被测环境湿度间的关系曲线；

⑵测湿量程：测湿量程是指湿敏传感器能以规定的精度丈量的最大范围；

⑶灵敏度：常用感湿特性曲线的斜率来定义灵敏度，即灵敏度是输出量增量与输入量增量之比；

⑷湿度温度系数：湿度传感器的特性每每随环境温度的变革而变革，即在不同的环境温度下有不同的感湿特性曲线。

⑸相应韶光：当环境湿度改变时，湿度传感器完成吸湿或脱湿以及动态平衡过程所须要的韶光，称为相应韶光；

⑹湿滞回线和湿滞回差：

空调系统中常用湿度传感器的种类：

①毛发湿度传感器（变送器）；

②氯化锂湿度传感器；

③半导体陶瓷湿度传感器；

⑤电容式湿度传感器；

常用湿度传感器的构造与形状图：

氯化锂湿度传感器的事情事理：

氯化锂(LiCl)是一种在大气中不分解、不挥发，也不变质而具有稳定的离子型无机盐类。
它具有吸湿、放湿的特性，其吸湿量与空气相对湿度成一定的函数关系。
随着空气相对湿度的变革，氯化锂吸湿量也随着变革。
只有当它的蒸气压即是周围空气的水蒸气分压力时，才处于平衡状态。
因此，随着空气相对湿度的增加，氯化锂的吸湿量也随着增加，从而使氯化锂中导电离子数增加，末了导致它的电阻减少。
当氯化锂的蒸气压高于空气中水蒸气分压力时，氯化锂放出水分，导致电阻增大。

氯化锂湿度传感器的性能参数与特点：

①丈量范围较宽15％～95％RH；

②丈量精度2％～5％RH；

③温度对丈量精度影响较大；

④最高利用温度≤55℃；

⑤传感器必须利用交变电压；

⑥利用环境应保持清洁、无粉尘，纤维；

⑦稳定性不太高，会涌现丈量漂移；

氯化锂湿度传感器的运用：

①电路事理方框图：

半导体陶瓷湿敏电阻（烧结型）：

⑴半导体陶瓷湿敏电阻的特点：

①利用寿命长，可在恶劣环境下事情；

②可检测到1%RH低湿状态；

③相应快、丈量精度高；

④利用范围宽，以及湿滞回差小；

⑥利用过程中需常常进行电加热洗濯；

⑵半导体陶瓷湿敏电阻的构造：

1－二氧化钛与氧化铬镁复合型感湿陶瓷；2－陶瓷基片；3－镀镁丝引线；4－金短路环；5－镍烙丝加热洗濯线圈；6－金电极；

电容湿度传感器与变送器：

电容湿度传感器事情事理：

根据电容器电容量的关系：

式中：C－电容量；

－极板间介质的介电韶光常数（F∕m）；

A－两平行极板间的相互覆盖的有效面积（m2）；

－两平行极板间的间隔（m）；

电容量C直接管到、 A、的影响。

电容湿度传感器是利用当湿度变革时，改变极间介质的介电常数，通过电容量的丈量来丈量相对湿度的。
极间介质选择具有吸湿，放湿特性的极薄的聚合物薄膜，电极采取金箔制成，哀求薄到能许可水蒸气通过。
由于聚合物薄膜的吸、放湿特性，使其含水量随着空气相对湿度变革而变革。
水的介电常数与空气的介电常数相差很大，以是，当水分子被聚合物接管后，将使平板电容器电容量产生很大的变革，这便是电容湿度传感器的事情事理。

⑶电容湿度传感器的性能与特点

①温度稳定性好；

②须要的动作能量低；

③动态相应快；

④可得到较大的相对变革量；

⑤构造大略，可在恶劣环境下事情；

⑷电容湿敏传感器特性曲线

紧张技能参数：

①输出电压0～10V；

②丈量湿度范围0％～95％RH；

③环境温度范围：0～55℃；

④丈量精度：3％～5%；

空调自控系统中常用的调节器：

基本观点：

1、调节器 (又称掌握器)的浸染：

调节器的浸染是将传感器(或变送器)送来的被控参数的检测值与工艺给定值比较较后产生的偏差，按照选用的掌握规律(P、I、D及其组合)进走运算，发出统一标准的掌握旗子暗记，从而对实行器(或电动阀)进行有序地掌握，以实现生产过程中温度、湿度、压差、流量及其它工艺参数的自动掌握。

2、掌握器的掌握规律：所谓掌握器的掌握规律是指掌握器输出旗子暗记与输入旗子暗记之间随韶光变革的规律。

3、掌握器的基本掌握规律有：比例(P)掌握、积分(I)掌握、微分(D)掌握；由这些掌握规律可组成P、PI、PID等几种常用的掌握器；

例：采取数字直接掌握的空气处理系统示意图

电动（电子）调节器：

1、调节器的基本功能：

①给定值、比较值的设定；

②参数的指示与显示；

③对输入的偏差旗子暗记进行判别与运算及操作；

2、几种电子调节器的形状：

常用调节器的类型：

1、XTMA－1000系列智能数显调节仪简介

⑴内部掌握方框图

⑵紧张掌握功能

可进行温度或湿度掌握；

即可进行单机独立掌握，也可组成网络掌握；

掌握器可对输出旗子暗记是非线性传感器的进行线性化处理；

调节用具有较空想的掌握特性，它采取不完备的的微分PID离散掌握算法；

具有抗积分饱和功能及正、反浸染选择；

PID自整定、程序、三位输入、报警等；

数据的断电保存；

抗滋扰能力强；

⑶紧张技能指标：

㈠输入形式：

1、热电偶：S、B、K、E、T（表示温度范围）；

2、热电阻：Pt100、Cu50；

3、线性输入：0～5V DC、1～5V DC、0～10mA、4～20mA；

㈡精度：

1、丈量精度：0.3％FS1dig（位）；

2、分辨率：14bit;

3、采样周期：0.5S;

4、输入阻抗：热电偶，mV输入1 M ；直流电流输入：250 ；

㈢输出形式：（仅供应选择一种办法）

1、连续电流：0～10mA DC、4～20mA DC;

2、二位PID：掌握周期1～200S，继电器触点输出；

3、三位PID：去世区：（ 0～10.0 ）％可调；

继电器动作范围：（ 0.1～10 ）％可调；

继电器动作周期1～200S；

阀位反馈旗子暗记：0～10mA DC 或 4～20mA DC;

㈣PID参数范围：

1、比例带PB％：（0.1～400.0）％

PB％ ＝0 时为开－关掌握）；

2、积分韶光Ti：1～9999S；

3、积分韶光TD：0～9999S（TD ＝0时微分浸染切除）；

三位PID “去世区”的含义：

模（件）块式温、湿度调节仪：

⑴调节仪的紧张特点：

①巡测和调节功能：

可实现8路温度、湿度参数和8路设定值的巡测功能，8路参数的自动掌握以及上、下限报警功能。

②通讯功能：通过网络掌握器，RS485接口和掌握主机（系统机），可实现空调自控系统的图形显示，温、湿度数据记录等功能。

③打算功能：根据被测点的温、湿度参数可打算其焓值含湿量，还可打算并显示出露点温度和湿球温度。

④分外功能掌握：智能显示单元有4个开关量输入和输出，可实现报警，远方启动、停滞或根据新回风焓差，调节新回风比例，实现节能掌握。

⑵调节仪的组成方框图及事情事理

⑶功能模块实现的功能

①温、湿度变送功能：

②调节功能：

a) 两路单继电器输出的断续调节；

b) 双继电器输出（调节办法为三位或三位PI的温度调节）；

③分外调节功能：如串级调节、双分程选择掌握；

分程掌握的基本观点：

由一台掌握器（调节器）的输出旗子暗记去掌握两个或两个以上的调节阀事情，而且每一个调节阀上的掌握旗子暗记只是掌握器全体输出旗子暗记的某一段，常日将这种掌握办法称为分程掌握。

分程掌握的事情事理：用分程器将0～10VDC输入旗子暗记分为两个行程：输入0～5V旗子暗记电压转换为0～10V的反相输出旗子暗记，去掌握加热（加湿）器。

分程掌握的事情事理曲线：

分程差选的优点：

在整年多时令环境中空调系统都能可靠的运行；

可以有效避免冷热抵消，即节约了能源又能得到较高的掌握精度； 能自动的完身分歧时令的工况转换；能够较好的处理与折衷加热、冷却、加湿三者的事情办法；

空调房间精密恒温恒湿自动掌握系统事理图：

变频调速器：

电动机的变频调速事理：

⑴鼠笼式互换异步电动机调速方法与特点：

①调压调速－采取可控硅进行调压调速；

②变级调速－采纳改变电动机的级数改变电机转速；

③采取调压器调速（也属于调压调速）；

④变频调速－改变电动机输入电压的频率来改变电动机的转速；

⑵互换电动机电磁转矩公式：

⑶异步互换电动机机器特性曲线：

电动阀门定位器：

1、电动阀门定位器的定义：

电动阀定位器又称电子转换器，它将调节器输出的连续掌握旗子暗记，对实行电动机的输出轴位置进行掌握，使阀门位置与掌握旗子暗记成比例关系，使阀位按输入的旗子暗记实现精确的定位。

2、电动阀门定位器事情事理图

阀门定位器的用场：

电动阀门定位器是电动调节阀的附件，它与相对应的实行器配套组成闭环系统。
可以改进阀的特性，利用阀杆位移反馈来提高阀门定位的精度和灵敏度，它能输出较大功率的旗子暗记压力，战胜阀杆的摩擦力和肃清调节阀不平衡力的影响，从而担保阀门位置按掌握器输出的操纵旗子暗记实现精确的定位。

阀门定位器的运用处所：

⑴用于实行器高精度定位及事情可靠、哀求高的掌握场合；

⑵用于阀门前后压差较大的场合；

⑶用于大口径阀门或实行器与掌握器相距较远的场合；

⑷用于高压介质的调节，战胜较大不平衡力与阀杆摩擦力；

⑸用于高压或低温介质掌握阀的场合；

⑹用于流体介质中含有固体颗粒、悬浮物或粘性较大场合；

⑺用于改进阀门流量特性；

⑻用于分程掌握用一个掌握器掌握两个以上的实行器的场合；

空调自控系统中常用的实行器：

1、实行器的浸染：

实行器在自动掌握系统中的浸染便是接管掌握器送

来的掌握旗子暗记，改变被调介质的流量（蒸宇量、冷水

量、风量、电压量），从而使生产过程的被调参数维

持在生产工艺与生产哀求的范围内。

2、空调系统中常用实行器的类型：

⑴气动实行器；⑵电动实行器；⑶液动实行器；

⑷电动碟阀；⑸电磁阀；⑹电加热器；⑺风门；

3、部分实行器的形状图

⑴气动实行器；⑵电动实行器；⑶液动实行器；⑷电动碟阀。

4、常用实行器（电动阀）构造图

调节阀特性运用与选择：

调节阀的固有流量特性有线性、等百分比、快开及抛物线等几种。

①快开特性的调节阀基本上作为两位式掌握用；

②抛物线特性的掌握阀用于作为三通阀。

③调节阀的固有流量特性的选择紧张是选用线性特性还是选用等百分比特性。

一样平常情形下，由于等百分比特性的调节阀能适应负荷变革范围较大的场合，因此在工程上常常优先考虑选用。

调节阀的利用温度范围及压力等级一样平常在铭牌和产品技能性能指标中有明确标注。

气动实行器：

⑴气动实行器因此压缩空气为能源的实行器（气动实行器）；

⑵特点：构造大略、动作可靠、性能稳定、故障率低、价格便宜、维修方便、防爆、随意马虎做成大功率。

⑶构造示意图与动作事理

①气动实行器由两部分组成：

a) 实行构造; b) 调节构造;

②动作事理：压力P低时，阀门开大；压力P高时，阀门关小；压力变革使阀杆高下移动。

⑸气动实行调节阀的动态特性剖析：

空调自控系统中常用的电动调节阀：

电动调节阀（电动实行器）

1、电动调节阀的浸染：

电动调节阀在接管电动、电子式调节器输出的调节旗子暗记，开、关或调节运送管道内流动介质的流量，以达到自动调节被控参数的目的。

2、电动调节阀由电动实行机构和调节机构两部分组成；

3、电动调节阀的调节构造：

⑴可逆电动机；

⑵减速装置；

⑶推力机构；

⑷机器限位组件；

⑸弹性联轴器；

⑹位置反馈等部件；

4、电动调节阀实行机构：

调节阀的实行机构形式：

①、二通直通阀；②、三通调节阀；

①直通双座调节阀的特点：

流体浸染在上、下阀杆的推力大小相等、反向相反，因此阀芯所受的不平衡力很小，因此许可运用在阀前、阀后压差较大的场合。
但由于高下阀芯不易同时关闭，故泄露量较大，阀体流路繁芜，不适用于高粘度和含纤维介质的场合。

②直通单座调节阀的特点：

它具有泄露量小，易于关断、不平衡力大的特点；

适用于泄露量哀求高、压差较小的场合。

③三通调节阀的特点：

当阀芯移动时，通过改变阀芯与阀座之间所形成的窗口流利面积而使流量变革，不论是合流型还是风骚型，若一起流量增加，另一起流量一定减小。

一样平常哀求两股流体的温差小于150℃。

⑶二通电磁阀与三通电磁阀形状

二通电动阀与三通电动阀形状图：

①电动实行机构的调节形式：

角行程调节办法：角行程的电动实行机构在空气调节系统中广泛运用；

直行程调节办法：在电动调节阀中，常日利用直行程的电动调节机构；

电动实行器掌握电路事理图：

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