亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于C8051F120的TEC溫度控制系統(tǒng)

        2014-07-03 09:44:18史湘?zhèn)?/span>薛德寬陳文娟黃興洲
        大學物理實驗 2014年3期
        關(guān)鍵詞:溫度控制溫度傳感器半導體

        史湘?zhèn)ィΦ聦?,陳文娟,黃興洲

        (中國石油大學(華東),山東 青島 266580)

        傳統(tǒng)的控溫系統(tǒng)大多使用純模擬電路外接電磁繼電器控制加熱源的通斷以實現(xiàn)溫度控制,此種方案溫度控制精度低、慣性大、滯后性大、溫度電路設計復雜。文章在分析了半導體控溫的特點后,以 C8051F120單片機為核心,外接高精度PT100溫度傳感器得到儲物室溫度電壓信號,由溫度設定模塊得到溫度設定電壓信號,單片機處理這兩種電壓信號,利用PID溫度控制算法控制TEC控溫模塊,實現(xiàn)溫度精確的控制,具有控溫精度高、控溫范圍廣、響應時間短等優(yōu)點。[1-4]

        1 系統(tǒng)整體設計

        系統(tǒng)主要包括單片機控制模塊、PT100溫度檢測模塊、溫度設定顯示模塊、TEC控溫模塊、反饋電路和電源模塊等六個模塊。系統(tǒng)總體框架圖,見圖1。

        圖1 系統(tǒng)總體框架圖

        2 系統(tǒng)硬件設計

        系統(tǒng)主要由單片機控制模塊、PT100溫度檢測模塊、溫度設定顯示模塊、TEC控溫模塊、反饋電路和電源模塊等六個模塊組成。下面將對重要模塊予以介紹

        2.1 單片機控制模塊

        C8051F120單片機是集成了12位A/D、D/A電路8051的內(nèi)核混合信號控制器。由于本控溫系統(tǒng)采用PT100溫度傳感器,此傳感器精度高但是輸出信號為模擬信號,并且單片機對TEC溫度控制模塊中的PID電路控制需要使用模擬信號,所以采用集成了 A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路的C8051F120 單片機為控制內(nèi)核。[11-12]

        單片機主要通過IO口接收PT100溫度傳感器輸入的電壓信號和溫度設定模塊輸入的電壓信號,通過內(nèi)部程序?qū)@兩種電壓信號進行處理后輸出相應的數(shù)字信號,通過D/A轉(zhuǎn)換電路進行數(shù)模轉(zhuǎn)換為模擬信號,該模擬信號送到TEC溫度控制模塊實現(xiàn)溫度控制。

        2.2 PT100溫度檢測模塊

        溫度檢測模塊承擔著檢測溫度并將溫度信息傳輸?shù)絾纹瑱C的任務,由PT100溫度傳感器和信號放大電路組成。鉑電阻最常應用于中低溫區(qū),精度高穩(wěn)定性好具有一定的非線性,溫度越高電阻變化率越小測量范圍一般為-200~850℃。

        目前應用最廣泛的是PT100溫度傳感器。PT100鉑熱電阻與溫度的關(guān)系如下

        式中:Rt溫度為t℃時鉑電阻的電阻值,R0是溫度為0時鉑電阻的電阻值,ABC為常數(shù)

        信號放大電路采用OP07E放大器,溫度信號輸入采用差動放大模式輸入電壓范圍為+/-14V輸出電壓范圍為 +/-12V。[5]設計電路,見圖2。

        圖2 OP07E放大電路

        U1放大器放大倍數(shù)為:

        PT100溫度傳感器通過OPO7E放大電路接到單片機的IO口上,單片機接收到經(jīng)過放大的模擬信號,由內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化數(shù)字信號,通過程序處理溫度數(shù)字信號得到實時溫度,達到檢測溫度的目的。[7-10]

        2.3 溫度設定顯示模塊

        溫度設定顯示模塊承擔著儲物室內(nèi)溫度的顯示,所需溫度的設定。溫度設定及顯示模塊由4*4矩陣鍵盤、12864液晶構(gòu)成。矩陣鍵盤和12864液晶按常規(guī)接法接到單片機的IO口上。通過鍵盤輸入設定溫度,單片機接收到溫度設定信號,單片機接收溫度傳感器得到的信號,將這兩種信號通過內(nèi)部程序處理將溫度設定信息、儲物室實時溫度顯示在12864液晶上。

        2.4 TEC控溫模塊

        本系統(tǒng)的控溫模塊由半導體制冷片組、SSR-40DA固態(tài)繼電器、可控硅觸發(fā)電路、PID控制電路、功放電路和反饋電路組成。半導體制冷是第三代制冷技術(shù),半導體制冷也稱熱電制冷,是從50年代發(fā)展起來的一門介于制冷技術(shù)和半導體技術(shù)邊緣的學科,它利用特種半導體材料構(gòu)成的P-N結(jié)形成熱電偶對,產(chǎn)生珀爾帖效應,即通過直流電制冷的一種新型制冷方式。與傳統(tǒng)的制冷技術(shù)相比,它的優(yōu)點在于:

        (1)結(jié)構(gòu)簡單,無噪音、無磨損、無污染、可靠性高;(2)制冷速度快,控制靈活;(3)熱電堆可以任意排布、大小形狀可變。[8]由于上述優(yōu)點,本控溫系統(tǒng)采用半導體制冷。

        SSR-40DA固態(tài)繼電器使用非常簡單,只要在控制端TTL電平,即可實現(xiàn)對繼電器的開關(guān),使用時接NPN型三極管構(gòu)成射極輸出器電路,以提高驅(qū)動電流三極管的基極連接單片機的一個IO口,當單片機的該IO口為高點平時,三極管驅(qū)動固態(tài)繼電器工作,接通半導體制冷片工作,半導體制冷片組制冷,當單片機的該IO口為低電平時固態(tài)繼電器關(guān)斷,半導體制冷片組停止工作。[9]可控硅觸發(fā)板是通過調(diào)整可控硅的導通角來實現(xiàn)電氣設備的電壓電流功率調(diào)整的一種移相型的電力控制器,圖3為可控硅移相觸發(fā)器KC785外電路連接圖,圖4為 PID控制電路,圖5為功放電路。

        圖3 可控硅移相觸發(fā)器KC785外電路連接

        圖4 PID控制電路

        圖5 功放電路

        由溫度設定和顯示模塊輸入設定溫度值,單片機對設定溫度值進行查表計算后轉(zhuǎn)換為對應的電壓數(shù)字值,通過12位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器得到與之精確對應的電壓信號,此電壓值于溫度傳感器測量的電壓值進行比較產(chǎn)生一個誤差信號,經(jīng)過PID電路后,獲得一個控制量給控制SSR-40DA固態(tài)繼電器的IO口,控制半導體制冷片組,構(gòu)成實時閉環(huán)系統(tǒng),同時實際測量電壓值并顯示在顯示模塊上輸出控制D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號來控制可控硅觸發(fā)電路,從而控制可控硅通斷率,通過調(diào)節(jié)半導體制冷片中電流即可達到控制溫度恒定的目的。

        3 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

        3.1 PID溫度控制算法

        溫度控制技術(shù)大致可分為定值開關(guān)控溫法PID線性控溫法。定值開關(guān)控溫法通過軟件計算判別系統(tǒng)溫度上升至設定點時關(guān)斷電源,當系統(tǒng)溫度下降至設定點時開通電源,因而無法克服溫度變化過程的滯后性,致使被控溫度控制精度低。當我們不完全了解被控對象或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)的參數(shù)時,最適合用PID控制技術(shù)。PID線性控溫法主要取決于比例值、積分值、微分值,只要三參數(shù)選取的正確,就能大幅度提高溫度的控制精度。當執(zhí)行機構(gòu)需要的不是控制量的絕對值而是控制量的增量時需要用PID的增量算法,本系統(tǒng)則采用PID的增量算法。

        位置式PID控制算法

        增量式PID算法

        系統(tǒng)的溫度控制采用的就是PID增量式控制算法。比例系數(shù)KP、積分時間T1和微分時間TD的大小是控制系統(tǒng)設計的核心內(nèi)容。在實際的應用中,更多的是通過湊試法來確定PID的參數(shù),該溫度控制系統(tǒng)采用的就是湊試法來確定PID的參數(shù)。在湊試時,針對比例系數(shù)、積分時間和微分時間參數(shù)對系統(tǒng)控制過程的影響趨勢,對參數(shù)調(diào)整實行先比例、后積分、再微分的整定步驟。

        3.2 軟件程序

        軟件程序是本系統(tǒng)的核心它包括從溫度采樣到信號輸出的整個流程控制,見圖6。

        圖6

        程序功能主要由以下的幾部分組成:

        (1)系統(tǒng)初始化:將系統(tǒng)回歸原始開機狀態(tài)。

        (2)鍵盤輸入:單片機獲得設定的溫度。

        (3)液晶顯示:將信息顯示在121864液晶上。

        (4)溫度控制:PID溫度算法。

        (5)溫度檢測程序:獲取儲物室內(nèi)的溫度。[2]

        4 結(jié) 論

        文章提供了一整套溫度控制系統(tǒng),裝置結(jié)構(gòu)簡單,溫度控制精確,響應時間快;系統(tǒng)采用半導體制熱制冷,同時采用了PID溫度算法提高了測溫控溫精度。實驗證明本系統(tǒng)可以實現(xiàn)3~80℃的控溫,控溫精度達0.5℃。

        [1] 尚玉沛,石林鎖,張振仁.最小二乘法在高精度溫度測量中的應用[J].傳感器技術(shù),2000,19(1):47-48.

        [2] 張艷艷.基于 PID算法和89C 52單片機的溫度控制系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2009,21:216-218.

        [3] 李殊驍,郝赤,龔蘭芳,梁偉.高精度三線制熱電阻檢測方法研究[J].儀器儀表學報,2008,29(1):135-139.

        [4] 劉繁明,趙亞鳳.一種新型的基于TEC的精密溫度器設計[J].中國慣性技術(shù)學報,2004,12(6):61-64.

        [5] 趙鴻圖.單片機的溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].微計算機信息,2008.24(9-2):54-56.

        [6] 吳健,侯文,鄭賓.基于STC89C52單片機的溫度控制系統(tǒng)[J].電腦知識與技術(shù),2011,7(4):902-903.

        [7] 易先軍,文小玲,劉翠梅.基于鉑電阻的溫度高精度測量研究[J].傳感器與微系統(tǒng),2009,28(1):49-51.

        [8] 趙萍,張亞軍,熊華波.半導體制冷溫制系統(tǒng)設計[J].遼寧省交通高等??茖W校學報,2009,11(2):74-76.

        [9] 王小虎,盧超.基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)的設計[J].科技信息,2009,12:428-429.

        [10]李會冬,張建民,王浩州.基于半導體制冷片的溫度采集控制系統(tǒng)的設計[J].2013,23(1):21-24.

        [11]楊幼柜,等.基于單片機與傳感器的金屬線脹條數(shù)的測定[J].大學物理實驗,2013(4):40-44.

        [12]白炳良,等.基于單片機的開關(guān)電源并聯(lián)供電系統(tǒng)的設計[J].大學物理實驗,2013(6):58-61.

        猜你喜歡
        溫度控制溫度傳感器半導體
        船舶主機溫度控制方法優(yōu)化
        太陽能半導體制冷應用及現(xiàn)狀
        制冷(2019年2期)2019-12-09 08:10:30
        溫度傳感器DS18B20在溫度計設計中的應用
        電子制作(2019年12期)2019-07-16 08:45:44
        一種高性能CMOS溫度傳感器
        2018第十六屆中國半導體封測年會
        XTR105電流變送器在溫度傳感器中的應用
        電子制作(2018年12期)2018-08-01 00:47:40
        鍛造溫度控制
        基于模糊控制的PLC在溫度控制中的應用
        電子制作(2016年21期)2016-05-17 03:53:01
        采用半導體光放大器抑制SFS相對強度噪聲
        溫度傳感器在筆記本電腦散熱系統(tǒng)中的應用
        亚洲精品区二区三区蜜桃| 中文字幕爆乳julia女教师| 日本a在线看| 白色月光在线观看免费高清 | 91福利精品老师国产自产在线| 亚洲国产91精品一区二区| 国产精品久久国产精品99 gif| 人人狠狠综合久久亚洲| 亚洲精品aⅴ无码精品丝袜足| 美利坚亚洲天堂日韩精品| 日韩av无码中文字幕| 日韩在线一区二区三区免费视频 | 亚洲又黄又大又爽毛片| 亚洲国产精品久久婷婷| 久久精品99久久香蕉国产| 欧美成人激情在线| 黑丝国产精品一区二区| 精品人妻av一区二区三区 | 狠狠色综合网站久久久久久久| 欧美成人精品福利在线视频 | 99国内精品久久久久久久| 亚洲VA欧美VA国产VA综合| 国产一区二区三区尤物| 久久亚洲av成人无码电影a片| 亚洲最大中文字幕无码网站 | 熟妇人妻无码中文字幕老熟妇| 蜜桃精品免费久久久久影院| 色婷婷一区二区三区四区| 亚洲人成网站色在线入口口| 国产一极内射視颍一| 日日摸日日碰人妻无码老牲 | 国内精品福利在线视频| 国产精品久久婷婷免费观看| 国产乱子伦| 操出白浆在线观看| 91热久久免费频精品99| 精品av熟女一区二区偷窥海滩| 亚洲另类自拍丝袜第五页| 国产青青草视频在线播放| 白白白在线视频免费播放| 亚洲男同志网站|