[發明專利]基于DSP和溫度傳感器控制的溫度控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410159430.8
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103984375B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 張潼;江駒;于兵;單勇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05D23/30
• 分類號: G05D23/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種基于DSP（數字信號處理器）和溫度傳感器控制的溫度控制系統及其控制方法，屬于溫度控制技術領域。

背景技術

加溫系統及其溫度控制系統廣泛應用于各種不同的設備中。例如：單晶爐、退火爐、電烤箱、熱處理爐等設備中都需要用到加熱和溫度控制系統。產品的生產和加工工藝要求加溫系統的溫度控制在一定范圍內。精準的溫度控制范圍保證了產品的合格率。被控制的加溫設備在溫度升高的過程中不僅要受控，而且還要在到達設定溫度值后自動反饋信息給加溫設備，以及時調節加熱量，使得加溫設備在一定時間段內保持溫度不變，或者在一定的溫度控制精度范圍內自動調節。此外，除了設備或產品等溫控制的需求，還存在等加熱量控制的需求，也就是在在一定時間范圍內，設備提供的加熱量是恒定的，其技術難度相對于等溫加熱要復雜。將等溫度和等熱流量加熱及其控制結合、可根據用戶的需求自行選擇的一種新的加溫和控制系統將會有一定的應用市場。

發明內容

本發明提供了一種基于DSP和溫度傳感器控制的溫度控制系統及其控制方法。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種基于DSP和溫度傳感器控制的溫度控制系統，包括DSP、電源、溫度傳感器、控制參數輸入器和參數輸出記錄控制器，其中控制參數輸入器、DSP和參數輸出記錄控制器順序連接，DSP和電源連接，溫度傳感器布置在被控對象上，電源與被控對象連接，被控對象上的溫度傳感器通過數據線與DSP的AD端口相連接。

一種基于DSP和溫度傳感器控制的溫度控制系統，包括DSP、電源、控制參數輸入器、參數輸出記錄控制器、溫度傳感器和脈寬轉換器，溫度傳感器布置在被控對象上，控制參數輸入器、DSP和參數輸出記錄控制器順序連接，DSP的PWM端口與脈寬轉換器連接，被控對象上的溫度傳感器通過數據線與DSP的AD端口相連接，脈寬轉換器與電源相連接以控制電源，電源與被控對象連接。

基于DSP和溫度傳感器控制的溫度控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）采用等溫加熱控制時，首先由控制參數輸入器輸入被控對象的控制溫度、溫度控制精度值，并接通電源；采集被控對象上的溫度傳感器信號，將信號通過DSP的AD模塊轉換與由控制參數輸入器輸入的溫度值比對，產生反饋信號給交流電源；

（2）如果采集的溫度值高于被控對象的控制溫度與溫度的控制精度之和，則讓DSP發出斷開電源的指令；如果采集的溫度值低于被控對象的控制溫度與溫度的控制精度之差，則讓DSP發出接通電源的指令。

基于DSP和溫度傳感器控制的溫度控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）采用熱流量加熱控制時，首先由控制參數輸入器輸入被控對象的控制溫度、PID控制規律和溫度控制精度值；DSP在接收到控制輸入參數后由DSP的PWM端口發出信號給脈寬轉換器，在10%的占空比下接通電源；

（2）采集被控對象上的溫度傳感器信號，將信號通過DSP的AD模塊轉換與由控制參數輸入器輸入的溫度值比對，產生反饋信號給DSP；（3）如果采集的溫度值高于被控對象的控制溫度與溫度的控制精度之和，則讓DSP發出減小占空比的指令，由DSP的PWM端口傳輸給脈寬轉換器以調節電源的占空比；如果采集的溫度值低于被控對象的控制溫度與溫度的控制精度之差，則讓DSP發出增加占空比的指令，由DSP的PWM端口傳輸給脈寬轉換器以調節電源的占空比；

（4）當被控對象溫度控制在控制參數輸入器輸入的控制精度范圍內，DSP發出指令由PWM端口傳輸給脈寬轉換器以鎖定電源的占空比，并通過參數輸出記錄控制器記錄此時的占空比信息，達到被控對象等熱流量加熱；

（5）一旦電源的占空比鎖定，被控對象即進入等熱流量加熱的狀態，直至人為切斷電源停止加熱。

本發明的有益效果如下：

該系統沒有任何調整電壓或電流的裝置，簡化了控制系統，降低了系統構建的成本；反饋給處理器的溫度信號是由多點采集而得，避免了局部溫度傳感器誤差過大而產生的溫度誤判；該系統響應快，采樣頻率高，不僅能夠實現加熱溫度的恒定控制，而且能夠在溫度達到設定值后的等熱流量加熱控制；利用DSP處理器的脈沖寬度調制（PWM）模塊和比例積分微分（PID）控制規律對電源輸入的占空比進行調節并能夠鎖定，實現等熱流量加溫控制；該系統不僅兼有溫度和熱流密度輸入設定，而且對被控制對象的溫度和加熱熱流實時監控、加熱功率記錄功能。

附圖說明