表3-1固态继电器优缺点
固态继电器的优点 固态继电器的缺点 不含有运动零部件，因而没有机械运动，导通之后的可控硅或双相可控硅、晶体寿命高，可靠性高 灵敏度高，控制功率小，与大多数逻辑集成电路兼容，电磁兼容性好 采用固体器件，切换速度在微秒、毫秒级别，切换占用时间短 内部没有线圈构造，不会出现触点燃弧和回跳，电磁干扰少 管的管压降比较大 断电之后半导体的器件仍然会有残余的漏电流存在，隔离效果下降 内部电子元器件耐热性能和电路抗干扰能力较差 固态继电器的功耗和发热量比较大，体积也比较大，成本高 3.3.2 温度控制器
温度控制器是专门实现温度控制功能的设备，大部分的温度控制器基于PID运算的控制，同时内部具有实现不同功能的模块，例如数模转换模块，模数转换模块，通信模块等等。
XLB300-Y热压机的温度控制仪，由于其控制器件为交流接触器，故输出量为开关量（数字量），而固态继电器的输入端控制信号为模拟量，因此对于原温度控制器来讲，无法实现对固态继电器的控制。
现在温度控制器领域，较好的实现功能和功能完备的各种温控仪产品已经基本趋于完善，能实现多种功能控制。因而，在更换固态继电器的同时，将原温度控制仪更换为具有模拟量输出模块，可直接输出模拟量信号的温度控制仪。
其本质就是在温控器内部添加的数模转换模块，因而温控仪的输出端可以直接输出模拟量，进而直接输入到固态继电器的输入端进行控制，对于一般的固态继电器，输入信号为5~24V的直流电压。
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热压模具温度场保温装置设计
4 温度场分析
4.1 温度场的概念和意义
4.1.1
温度场概念
温度场就是物体系统内部各个点位置上温度集合的总称。换句话说，当温度这一数量以空间坐标和时间为变量的函数时，就形成了某一个温度场。温度场一般可分为两种类型：非稳态温度场和稳态温度场。温度的分布情况随着时间改变而改变的温度场称为非稳态温度场，在此温度场中发生的导热为非稳态导热。处于稳态工作下，温度分布情况不随时间而变化的温度场称为稳态温度场，称为稳态导热[14]。 4.1.2
温度场建立的意义
在实际生产中，温度对加工过程、生产工艺、生产设备、产品等等的影响重大，很多设备的使用条件需要严格控制周围环境的温度、湿度。对于产品生产，温度的影响更加需要严格控制，不仅仅需要控制温度的具体数值，也需要控制在同一环境下，各个位置上温度分布情况，因而建立温度场，分析温度分布情况，对于生产过程中工艺的完善，产品质量的提高都有很大的帮助[15]。
本文研究基于XLB300-Y型热压机生产可降解植物纤维花盆的生产过程中发现，位于压合腔内的凸模和凹模，由于在生产过程中裸露于外界空气环境中，在模具开模时，受到外界空气流的影响，生产出的产品往往会在表面会出现白边、痕迹线等瑕疵，导致生产的产品不合格。对此，对压合腔内的温度进行测量，并以此分析建立压腔内部的温度场分布。
4.2 热传导计算
热传递主要包括三种形式：热传导，热对流和热辐射。本设计中需要解决的主要是热量流失问题，即热量从模具表面散发到空气中去，而热量的散发主要依靠两种途径：对流和辐射。
热压机的加热装置中，由位于上下加热板中的加热管提供热量，其中上下各有九根加热管，每根加热管的功率为1KW，经实际测量和观察，热压机由室温
（20℃）加热到要求温度（120℃）的加热时间为120分钟，这一加热过程由热传导传递热量，介质为钢材。
整个加热过程中的总产热量由产热公式
Q=PT (4.1)
求得 Q产=1KW*18*3600S=64800KJ 加热过程中，模具和模具垫板吸收的热量由公式
Q=CM△T (4.2)
求得 Q吸=460J/kg*200kg*100℃=9200KJ 由此计算热量传导效率为
?=Q吸/ Q产=15%
原热压机存在的热量流失主要为开合模动作时，压腔内空气对流引起。 对于对流散热来说,其基本公式如下:
P=h·A·△T （4.3）
其中P为单位时间内散去的热量，h为热对流系数，A为散热面积，△T为模具和加热板与周围空气之间的温度差。
经过实际的测量和检测，本设计涉及热压机的热对流面积为A= 4 m2， 空气的热对流系数为 h=8 W/（m2*℃），
压腔内的温度为80℃左右，外界空气室温环境为20℃左右，由式（4.3）可以计算在单位时间内由热对流而引起的热量流失为
P = 8 W/（m2*℃）*4 m2 *(80℃-20℃)
=1920 W
经简易保温之后，根据傅立叶定律，计算传热功率。保温板由三种保温材料组成，分别为胶木板，玻璃纤维卷毡和硅酸铝卷毡，其导热系数分别为
K1=0.2 W/（m2*℃），K2=0.04 W/（m2*℃），K3=0.04 W/（m2*℃） 其厚度分别为
d1=0.5cm，d2=1cm，d3=1cm
根据热传导热阻串联定律，对三种保温材料构成的保温板的导热热阻进行计算。
R1=d1/k1=0.005m/0.2 W/（m2*℃） R2=d2/k2=0.01m/0.04 W/（m2*℃） R3=d3/k3=0.01m/0.04 W/（m2*℃）
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热压模具温度场保温装置设计
故总导热热阻为
R=R1+R2+R3 (4.4)
总导热系数为
k=L/(A*R) (4.5)
求得传热功率为
P=k*A*△T=2.88W
4.3 温度数据采集
采用接触式温度传感器采集热压机层压腔内一点的温度，将传感器连接到计算机上，通过温度分析软件TEMPer V22.2，对采集的温度进行实时数据统计并显示瞬时和平均温度走势趋向图，并进行记录、保存。
TEMPer V22.2是专门的实时温度分析软件，通过设定采集点的时间间隔，能将温度传感器或外界输入的温度信号通过图表的形式实时显示出来，即为Current temperature line。 同时还包含平均温度走势图，即为Average temperature line。软件的操作界面如下图4.1 所示。
图4.1 TEMPer V22.2操作界面
TEMPer V22.2可以设定温度采集的时间间隔，采集的数据可以保存为CVS
或TXT格式，进而可以对数据做进一步的分析处理，如下图4.2 所示。
图4.2 TEMPer V22.2参数设定界面
在此基础上，可以采用多点同步测量的形式，采集到热压机压腔内多点位置在同一时间段内的温度变化。将多组温度数据整理分析，进而得到整个压腔内的温度场分布情况。本设计中采样热压机处于正常工作状态时，压腔内部模具对称分布，且四面环境条件相同，因而在采样时可以减少采样的位置点数，温度分布呈现对称状态。
4.4 温度数据分析
为了分析热压机在正常工作时压腔内部的温度变化情况，将从TEMPer V22.2记录的温度数据进行分析处理，并以图表的形式表现出来。为了更好的突出压强内温度的变化，以本设计思路为基本设想，制作简易保温装置，对热压机进行初步保温，并分别记录热压机在未保温和保温工作时的温度变化，将两组数据分析比较，进而说明问题。
如下图4.3 所示，热压机未经处理改进并且正常工作时的温度变化。图中显示了热压机两个工作周期的温度变化，其中横坐标是基于TEMPer V22.2每两秒记录一次温度的引用数据个数，纵坐标是温度，单位为摄氏度。
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