气体传感器PID脉宽恒温控制电路设计

节采用稳压二极管，控制PID 输出电压的幅度，保证PWM 能够输出一定宽度的死区。

3.3.3 微分电路

微分环境对输入快速变化的情况具有较大的反应输出，能提高控温系统对环境温度波动的快速响应能力。微分环节具有超前调节的作用，具体电路如图6 所示。

3.3.4 PWM 产生电路

PWM 电路采用简单分立器件搭建，具体电路如图7 所示，主要构成有比较器产生限阈值翻转波形，然后经过积分电路充放电产生标准锯齿波，锯齿波在与PID 环节输出电压比较，产生脉宽随温度误差调整的波形，该波形输出给驱动加热电路。

图7 PWM 电路

4 实验结果

样 机进行了稳定动态过程的短时间测试和稳定点长时间测试。短时间测试样机温度曲线如图8 所示，其中可以看出样机到达温度设定点90% 的时间非常短，大概为120s，整体控温精度在0.15℃以内。当环境温度波动时控温点会随着扰动，很快就能回到设定的温度值，动态响应非常快.

图8 控温稳定过程

样机控温效果稳定点长时间监测曲线如图9 所示，从该图可知整体控温精度在0.15℃以内更加明显，说明样机电路控温点不会随时间飘移，也不随环境缓慢变化的温度波动漂移。

图9 长时间稳定性

5 结束语

PID 脉宽温度控制电路，所用元器件较少，调节简单，控制精度可以达到±0.15℃，完全满足气体传感器应用需求。在可行性、可靠性、安全性方面特别适合航天产品的需求，可在气体传感器中应用推广。