[發明專利]一種多輸入溫度控制器

有效

• 申請號: 201410424059.3
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN104199485A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 陳建魁;薛睿智;黃真;程又來;肖德衛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05D23/22
• 分類號: G05D23/22
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術領域

本發明屬于溫度控制技術領域，更具體地，涉及一種多輸入溫度控制器。

背景技術

溫度是生活及生產中最基本的物理量，它表征的是物體的冷熱程度。自然界中任何物理、化學過程都緊密地與溫度相聯系。在很多生產過程中，溫度的測量和控制都直接和安全生產、提高生產效率、保證產品質量、節約能源等重大技術經濟指標相聯系。自18世紀工業革命以來，工業過程離不開溫度控制。溫度控制廣泛應用于社會生活的各個領域，如家電、汽車、材料、電力電子等。溫度控制的精度以及不同控制對象的控制方法選擇都起著至關重要的作用。

溫度控制器以溫度作為被控制量，將采集到的溫度與所設定溫度值進行比較，構成反饋控制系統從而完成溫度控制。隨著生產過程中效率的提升、技術要求更加嚴格，對溫度控制器也提出了更嚴格的要求，比如多通道同時控制、高控制精度、多種溫度信號輸入方式等。

溫度控制器的溫度精確采集過程離不開溫度傳感器，常用的溫度傳感器主要有四種類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器，不同的溫度傳感器有不同的測量范圍與特點，比如熱敏電阻PT100其具有比較好的穩定性、準確性，工作溫度范圍：-200℃～+650℃；熱電偶測量的溫度范圍廣，可以從-200℃～+1800℃，精度高，但靈敏度較低，易受環境干擾型號。

現有溫度控制器還普遍存在一些問題，如溫度控制范圍窄，造成一些特定的場合不能使用；溫度控制通道少或溫度控制通道多但成本高；溫度控制算法單一，不能有針對性地在某些特定工況下選擇特定的算法；無獨立的用戶操作面板，造成使用不便；溫度控制精度低，導致所生產的產品質量下降等。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種多輸入溫度控制器，能夠有效地適應熱敏電阻、熱電偶、線性電壓等多種輸入方式，從而擴大了溫度控制器的溫度采集范圍；同時本發明有獨立的操作面板，使用方便；此外，本發明還易于實現多通道采集且成本低廉，控制精度高。

為實現上述目的，本發明提供了一種多輸入溫度控制器，其特征在于，包括主控模塊、通道切換模塊、采集模塊和溫度輸出模塊；所述主控模塊分別連接所述通道切換模塊、所述采集模塊和所述溫度輸出模塊，所述通道切換模塊連接所述采集模塊；所述通道切換模塊包括多個輸入通道，每個輸入通道用于連接溫度采集器件；所述通道切換模塊用于在所述主控模塊的控制下逐一選通預定的輸入通道；所述采集模塊用于采集由選通的輸入通道輸入的模擬信號，并對其進行濾波和模數轉換，將得到的數字信號輸出至所述主控模塊；所述主控模塊用于將數字信號代入預定的控制算法進行計算，得到PWM波并輸出至所述溫度輸出模塊；所述溫度輸出模塊用于將PWM波轉換成脈沖信號，以驅動加熱器件完成加熱。

優選地，上述多輸入溫度控制器還包括與所述主控模塊連接的室溫檢測模塊，所述室溫檢測模塊用于檢測室溫，并將其輸出至所述主控模塊；在選通的輸入通道輸入的模擬信號來自熱電偶時，所述主控模塊在將數字信號代入預定的控制算法進行計算之前，利用所述室溫檢測模塊檢測的室溫對其進行補償，以使其真實反映熱電偶測得的溫度值。

優選地，所述通道切換模塊包括多個光耦繼電器，每個光耦繼電器的輸入端構成一個輸入通道，所有光耦繼電器的第一輸出端連接后引出，形成模擬信號輸出總線A，所有光耦繼電器的第二輸出端連接后引出，形成模擬信號輸出總線B，總線A和總線B連接所述采集模塊的輸入端；所有光耦繼電器的控制端與所述主控模塊連接。

優選地，所述采集模塊包括第一恒流源、第二恒流源、第一二極管、第二二極管、第一濾波器、第二濾波器、運算放大器和模數轉換裝置；所述第一恒流源的輸入端接地，輸出端連接所述第一二極管的陽極，所述第一二極管的陰極連接所述第一濾波器的輸入端，所述第一濾波器的輸出端連接所述運算放大器的正相輸入端；所述第二恒流源的輸入端接地，輸出端連接所述第二二極管的陽極，所述第二二極管的陰極連接所述第二濾波器的輸入端，所述第二濾波器的輸出端連接所述運算放大器的反相輸入端；所述運算放大器的輸出端連接所述模數轉換裝置的輸入端，所述模數轉換裝置的輸出端連接所述主控模塊；所述通道切換模塊的輸出端分別連接所述第一二極管和所述第二二極管的陰極。

優選地，上述多輸入溫度控制器還包括分別與所述主控模塊連接的操作模塊和顯示模塊；所述操作模塊用于對所述主控模塊輸入操作指令，所述顯示模塊用于實時顯示與選通的輸入通道連接的溫度采集器件采集的溫度信息。