XMT-102型数显调节仪：优化8.1.2位式控制

XMT-102型数显调节仪，用于-200～300℃的温度（恒温）控制与显示，控制方式属于双位控制型，用于对控制精度要求不高的温度控制场所。整机电路由数显表头电路、稳压电源电路、温度信号检测和温度控制电路组成。

1.XMT-102型数显调节仪的整机电路原理分析

XMT-102型数显调节仪的整机电路如图8-6所示。

图8-6 XMT-102型数显调节仪整机电路

四位数码显示表头是一个由ICL7107 CPL芯片构成的直流电压表，36脚外接调整电位器，用于（温度）量程的整定，如当输入测温信号约为2.2V时，使数码显示管的显示值为400。使显示温度值与实际检测值相对应。

整机电源的供电由电源变压器TC供给，经整流、滤波、稳压电路取得+5V、-5V直流稳压电源，用于温度信号检测电路的供电；+3V电源用于数码显示器（内部发光二极管）的供电；+24V直流电源用于控制继电器KA1的线圈供电。

[温度检测电路]由Pt100型铂电阻温度传感器和电阻元件组成不平衡电桥测温电路，形成mV级测温信号，输入到由运放电路N1组成的差分放大器，输出温度信号一路经“显示内容”切换开关SA送数显示表头，一路送后续温度控制电路，驱动温度继电器KA1，控制加热电路（或制冷电路）的工作状态，达到恒温控制。

温度传感器一般有3根引出线，采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化的，易造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样减小了线路电阻带来的测量误差。数显调节仪的1、2端子接入补偿线，实际测温电路如图8-7c电路所示。

图8-7 常见测温电路的几种形式

图8-7a所示电路为简易温度检测电路，温度传感器与固定电阻R1接成串联电路，温度变化造成分压点电压输出的变化，形成温度检测信号输出。但缺点是电路总是有一定的信号电压输出，不能输出“零信号”，需要另外设置温度基准电路。图8-7b所示电路为单电源供电的典型电桥测温电路，R1、R4构成电桥电路，接有传感器桥臂的温度变化信号与电阻桥臂的固定（基准）信号相比较，形成差分信号输出。为提高检测精度，电桥电路的供电Vcc1一般经稳压处理后供给（供电电压幅度兼顾到信号输出范围）。电路特点是可由电位器RP1灵活设置温度基准，当温度检测信号与基准信号相等时，输出信号为零。电路中的N1及其他元件构成差分放大器，使R5=R6，R7=R8，R8/R6的比值即电路的电压放大倍数。(www.xing528.com)

图8-7c所示电路即XMT-102数显调节仪中的与外接温度传感器R2构成的完整的温度检测电路。差分放大器N1采用正、负双电源供电，是为了-200～400℃的显示要求，当输出信号电压为负时，可显示零下的温度值。温度基准为0℃，由于Pt100型铂电阻在0℃时其电阻值为100Ω，故电阻R2的取值也为100Ω，当检测温度为0℃时，测温电桥的两桥臂输出信号相等，差分放大器输出电压信号为0V，数码显示为000；Pt100为正温度系数的感温元件，当被检温度上升时，R4电阻值变大，测温电桥输出信号变大，此时N1的同相输入端电压上升，输出电压往正方向变化，显示温度值也由0正向上升；当被检测信号温度下降时，测温电桥的输出信号同样变大，此时N1的反相端电压相对提升，输出电压往负方向变化，显示0℃以下温度值。由于电阻R2或传感器R4有一定的离散性，微调RP1，可使电桥时在0℃时，两桥臂输出电压值相等（即输出信号为零）。

[温度控制电路]由N2组成的差分电压比较器和由N3组成的迟滞电压比较器所构成。RP3为温度设置电位器，设置电压信号可经SA切换开关输入数显表头，供操作人员设置控制温度值，RP3设置后的电压信号输入N2的同相端，与N2反相端输入温度检测信号形成差动输入，当设置电压信号高于检测信号时，N2、N3输出高电平信号，晶体管C9013驱动控制继电器KA1动作，控制端子总、低内部触点接通，外控电路开始加热。N3及外围元件组成迟滞电压比较器的目的，产生一定的电压/温度回差，形成一定的控温范围，是为了防止控制电路不必要的频繁动作。工作指示灯LED1、LED2据电路的动作产生OFF（加热停止）、ON（加热中）的工作指示。

2.XMT-102型数显调节仪的故障检修

控制仪表由专用ICL7107 CPL芯片构成的直流电压表头和外围运放（差分放大器、电压比较器）电路组成，第一步必须先检测和确定4位数码显示表头电路是否正常，再进而检测温度检测电路和输出控制电路的故障。

在数显表头显示异常时，可灵活用分别短接引脚1、26、30、31、36、37的方法，用于检测和测试电路的“零点误差”、“比例读出”、“1888读出”、“负超量程”和“正超量程”的5个基本功能是否正常。ICL7107 CPL的检测方法见表8-1。

表8-1 ICL7107 CPL芯片检查表

如无输入信号，显示值不为0时，短接信号输入端30、31两引脚，显示值变为000，则说明数显表头正常，信号输入端有异常干扰信号进入，可有针对性地排除故障。当显示值偏大或偏小时，可微调36脚基准电压，使显示值准确。若用表8-1中方法短接相关引脚无效，则说明ICL7107 CPL芯片坏掉或外围电路故障。

[故障实例]一台XTM-102型数显调节仪，上电后，在不连接温度传感器的情况下，显示-1，意为输入测量负值过大，产生指示值溢出。将显示内部切换开关SA打到“设置”位置，调整温度设置电位器，显示设置温度正常，说明数显表头电路是好的。故障为温度检测输出信号异常。

接入温度传感器，测差分放大器N1输出端仍为-5V低电平，检查测温桥式电路无异常，判断运算放大器LM324损坏，更换后，显示正常。