一、工艺要求及生产现状
上海某汽车品牌的方向灯继电器簧片，对于热处理过程中淬火温度的波动幅度不允许超过±5℃。用于该产品淬火的加热炉是8kW的小型管式电热丝炉。与之配套的控温仪表是四川仪表四厂生产的XB一10l型大圆图记录控温仪，该仪表的设计、用料和制作工艺均属一流。但控温效果极不理想。由于该炉子的热容量小，电热丝的相对功率较大。而且为了防止产品在高温状态下氧化脱碳，在加热过程中还要不断注入液态氮气。更加剧了炉温的波动。炉子（空炉）加热至设定温度850℃、电热丝停止通电后，炉温仍继续上冲80℃。大大超也了产品淬火工艺的范围。
该炉子的控温电路如上图所示。是一种最简单的二位式控制电路，只要炉温在设定温度之下，开关K1就处于常态（闭合），中间继电器J始终吸合，其触点J1使二只晶闸管的控制极相连接，晶闸管就“自触发”导通，电热丝得电，炉温逐渐升高；至设定温度值时，K1断开、J释放。晶闸管截止；当炉温降至设定值以下时，重复上述动作。LA2是加热指示灯。R（几百欧）、D1、D2起保护晶闸管的作用。手动开关S可以直接切断继电器J的电源，以应对某些突发事件。记录控温仪不设电源开关，合上总电闸即予供电。否则。
如万一忘了开电源，开关K1将始终闭合。造成无限制升温。很可能烧毁产品和炉子。
晶闸管截止后，按理炉温不应再上升。但由于炉子的热容量小，加之传感器（热电偶）保护管有几十秒的时间常数（即热惰性或延迟特性）。所以虽然炉温已升到要求值。但热电偶丝工作端感知的温度因保护管间接传热的关系。低了许多。等到热电偶丝到达设定值再由仪表切断电源时，炉温早已超过设定值了。而且。由于此时电热丝本身温度极高。即使电源已断开，仍会继续向炉膛释放热量。致使炉温进一步上冲。
二、为改进所进行的实验
根据上述分析，试验了以下方法。试图对温度控制精度予以改善。
1.将热电偶保护管端部截去20mm左右。使热电偶丝直接暴露在外，以减小其热惰性。由试验结果看，采用此法后，温度波动从80℃降到60℃左右。
2.改用智能仪表（电子温度调节器）。应用PID控温方式并把晶闸管改为移相触发（见右图）。经将PID参数整定至最佳状态，待系统稳定后可使炉温维持于±20℃。仍达不到产品生产工艺要求。
但因积分和比例的作用，升温时间却增加了1／4左右。因而会影响产量。
3.仍采用上述智能仪表和相同的控温方式。只是把仪表设定的最大输出功率从100％调到65％（其作用如同把8kw的电热丝改成5.2kw）。试验结果为：炉温波动可以满足产品淬火工艺的要求，但升温的时间要增加2/5。显然不宜用于实际牛产。
三、实际改进方案
综合以上试验结果，最终设计出同时采用记录控温仪和电子温度调节器的方案。具体电路见下图。
本产品的淬火温度为830℃。现把记录控温仪的下限设定于650℃（经试验得出），上限设定略高于830℃。温度调节器采用移相触发脉冲输出型，设定温度即工艺温度830℃。二台仪表共用一支热电偶并将其保护管截去20mm。
当炉温低于下限设定点650℃时。记录控温仪内下限开关K1闭合。中间继电器J得电吸合，其触点J1把二只晶闸管的控制极连接起来。晶闸管全导通。炉子获得8kW的满功率加热，温度很快地升到650℃，之后，K1由闭合转为断开，J释放，晶闸管截止。而K1的动作使温度调节器获得了工作电源，于是移相触发脉冲送至晶闸管。并依据炉温变化情况及预先设定的PID参数，自动调整脉冲相位角，使炉温波动范围在±3℃之内。满足了产品生产工艺的条件。图3中LA是满功率加热指示灯。开关S可以随时手动切断加热电源。
四、结论和说明
1.实践证明，这种控温方法是可取的。值得推广。尤其是对炉体热容量小、加热功率相对偏大的炉子史为适用。
2.记录控温仪和电子温度调节器都是高输入阻抗仪表，并联共用一支热电偶并不影响其值。反之。若用两支热电偶，倒会因其热电偶丝线径很细而缩短寿命。
3.热电偶的保护管用于防止有害气体（或液体）对热电偶丝的侵蚀、掺杂或氧化。由于本炉子注入了惰性气体。不存在上述问题。故可把保护管端部截去（镍铬一镍硅热电偶在650℃以下空气中也能长期使用）。
4.再高级的仪表也有失灵的可能。
本方案采用二台仪表。虽然主要是为了减小温度波幅。但也利用了记录控温仪中一个空闲的开关K2作为超温保险。万一炉温超越上限。K2立即动作，切断电子温度调节器的工作电源。使电热丝停止加热。产品和炉子本身均可得到保护。
同时，讯响器发出报警声。告知操作者。笔者把所在工作单位的数十台各种类型的电炉都改成了此类结构，超温导致产品报废的现象几乎绝迹。
5.某些重要产品的处理过程需要记录下来以供分析研究，采用记录控温仪表，可一举两得。
6.本炉子功率很小，适宜用晶闸管移相触发的方式。若是大功率设备。最好采用过零触发。
以免污染电源。图1是晶闸管自触发电路构成的无触点“无声开关”，结构简单，是较好的选择。
7.本控温方案可以应用于任何工业电炉。它不仅减小了温度的波动幅度，还由于“双保险”的关系，两台仪表几乎不可能同时发生故障，使控温系统的可靠性得到几十倍的提高。
8.本控温方案至今已使用多年。产品质量一直十分稳定。
9.晶闸管应采用快速熔断器，还要加Rc保护。
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