[實(shí)用新型]高精度恒溫槽自動控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320191009.6
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN203217405U
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 肖蘭
• 主分類號: G05D23/32
• 分類號: G05D23/32;G05D23/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種恒溫槽控制器，尤其是高精度恒溫槽自動控制器。

背景技術(shù)

電加熱溫度控制具有升溫單向性、大慣性、大滯后、時(shí)變性的特點(diǎn),?例如其升溫單向性是由于電加熱的升溫保溫是依靠電阻絲加熱,?降溫則是依靠環(huán)境自然冷卻,?當(dāng)溫度一旦超調(diào)就難以用制冷控制手段使其降溫,?因而難以用數(shù)學(xué)方法建立精確的模型并確定參數(shù),?應(yīng)用傳統(tǒng)的模擬電路控制方法難以達(dá)到理想的控制效果。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上原因，本實(shí)用新型提供了一種高精度恒溫槽自動控制器，運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字PID運(yùn)算,?能充分發(fā)揮軟件系統(tǒng)的靈活性,?在必要時(shí)對PID算法進(jìn)行修正使其更加完善。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種高精度恒溫槽自動控制器，包括溫度傳感模塊、調(diào)理模塊、VFC模塊、主控制模塊、用戶交互模塊、功率調(diào)節(jié)模塊、電加熱絲，其特征在于，溫度傳感模塊、調(diào)理模塊、VFC模塊、主控制模塊、功率調(diào)節(jié)模塊、電加熱絲依次連接，主控制模塊還與用戶交互模塊連接。首先用戶通過用戶交互模塊設(shè)定恒溫槽的溫度，控制器運(yùn)行后，溫度傳感模塊采集恒溫槽的溫度數(shù)據(jù),?經(jīng)調(diào)理模塊將傳感器在0~500℃?溫度范圍內(nèi)的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)?~5V的電壓變化,?調(diào)理模塊同時(shí)對溫度傳感模塊的非線性進(jìn)行了修正；然后利用VFC模塊將隨溫度而變的電壓轉(zhuǎn)換為TTL方波的頻率變化,?主控制模塊在單位時(shí)間內(nèi)對該TTL方波進(jìn)行計(jì)數(shù)就能得到當(dāng)前的溫度值，根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行PID運(yùn)算,?根據(jù)運(yùn)算結(jié)果控制功率調(diào)節(jié)模塊輸出的占空比，實(shí)現(xiàn)對電加熱絲加熱功率的控制,?從而達(dá)到恒溫自動控制的目的。

本實(shí)用新型的有益效果是，實(shí)現(xiàn)了恒溫波動小于0.01℃的高精度恒溫槽自動控制，具有較高的實(shí)用性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。

具體實(shí)施方式

在圖1中，一種高精度恒溫槽自動控制器，包括溫度傳感模塊1、調(diào)理模塊2、VFC模塊3、主控制模塊4、用戶交互模塊5、功率調(diào)節(jié)模塊6、電加熱絲7，其特征在于，溫度傳感模塊1、調(diào)理模塊2、VFC模塊3、主控制模塊4、功率調(diào)節(jié)模塊6、電加熱絲7依次連接，主控制模塊4還與用戶交互模塊5連接。首先用戶通過用戶交互模塊5設(shè)定恒溫槽的溫度，控制器運(yùn)行后，溫度傳感模塊1采集恒溫槽的溫度數(shù)據(jù),?經(jīng)調(diào)理模塊2將傳感器在0~500℃?溫度范圍內(nèi)的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)?~5V的電壓變化,?調(diào)理模塊2同時(shí)對溫度傳感模塊1的非線性進(jìn)行了修正；然后利用VFC模塊3將隨溫度而變的電壓轉(zhuǎn)換為TTL方波的頻率變化,?主控制模塊4在單位時(shí)間內(nèi)對該TTL方波進(jìn)行計(jì)數(shù)就能得到當(dāng)前的溫度值，根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行PID運(yùn)算,?根據(jù)運(yùn)算結(jié)果控制功率調(diào)節(jié)模塊6輸出的占空比，實(shí)現(xiàn)對電加熱絲7加熱功率的控制,?從而達(dá)到恒溫自動控制的目的。

溫度傳感模塊1采用Pt100鉑電阻溫度傳感器，由專用的調(diào)理模塊2將Pt100鉑電阻溫度傳感器在0~?500℃范圍內(nèi)的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)?~?5V的電壓變化,?同時(shí)對鉑電阻的非線性進(jìn)行了修正。由于控制器要求溫度波動小于0.01℃，故VFC模塊3采用的是性價(jià)比較高、穩(wěn)定性好的AD654芯片，經(jīng)AD654進(jìn)行VFC變換后對應(yīng)0~?200kHz的頻率,?此時(shí)的溫度分辨率達(dá)到了0.0025℃。主控制模塊4采用的51系列單片機(jī)，對外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的最高頻率為時(shí)鐘頻率的1/?24,?即采用12MHz晶振時(shí)的最高計(jì)數(shù)頻率是500kHz,?實(shí)際測試時(shí)外部脈沖頻率大于450kHz時(shí)計(jì)數(shù)結(jié)果出現(xiàn)不穩(wěn)定,?最后選擇0~?500℃，對應(yīng)0~?5V電壓，對功率調(diào)節(jié)模塊進(jìn)行調(diào)節(jié)由單片機(jī)的P2.4、P2.5、P2.6、P2.7引腳分別接微調(diào)電位器片選、粗調(diào)電位器片選和升/降控制輸入引腳、輸入時(shí)鐘引腳,?P2.6、P2.7為微調(diào)和粗調(diào)電位器共用,根據(jù)片選信號區(qū)分兩電位器。用戶交互模塊5由可編程的I/O接口控制芯片8255、數(shù)碼管、鍵盤及部分外圍電路組成，8255?工作方式選擇基本輸入輸出控制（方式0），其C口、B口作輸出口，用來控制數(shù)碼管顯示溫度；A口作輸入口，用來掃描檢測規(guī)律，三極管陣列放大PC0-PC6的信號。功率調(diào)節(jié)模塊6由數(shù)字電位器和固態(tài)繼電器構(gòu)成，數(shù)字電位器選用Xicor?公司的X9312TP。由于溫度傳感器檢定用的標(biāo)準(zhǔn)恒溫油槽對恒溫波動度的要求很高，增加了微調(diào)數(shù)字電位器,?使功率調(diào)節(jié)分辨能力達(dá)到加熱絲最大功率的萬分之一。固態(tài)繼電器選用30A/?220V交流過零型。