溫度控制器

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溫度控制器范文第1篇

[關(guān)鍵詞]CAN總線 溫度控制器 電路 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）17-0036-01

一、整體框架構(gòu)思

整個(gè)溫度控制系統(tǒng)由溫度檢測(cè)模塊，溫度控制模塊，通信模塊，單片機(jī)與設(shè)備等五部分組成。CAN總線溫度控制器電路設(shè)計(jì)，需要掌握的內(nèi)容包括：信號(hào)放大電路的工作原理及應(yīng)用；8031單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳的基本知識(shí)；A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理；8031單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及開發(fā)環(huán)境的應(yīng)用。

二、溫度采集模塊

1.溫度采集模塊電路原理圖

溫度傳感器將溫度信息變換為模擬電壓信號(hào)后，將電壓信號(hào)放大到單片機(jī)可以處理的范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)低通濾波，濾掉干擾信號(hào)送入單片機(jī)。在單片機(jī)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，為進(jìn)一步提高測(cè)量精度，采樣后對(duì)信號(hào)再進(jìn)行數(shù)字濾波。如圖2.1：

2.熱電偶的簡(jiǎn)介

傳感器溫度采集部分采用熱電偶元件，通常和顯示儀表等配套使用，直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)程中從-40～1800℃范圍內(nèi)的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體的表面溫度。熱電偶工作原理：將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體兩端焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩導(dǎo)體之間存在溫差時(shí)，便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，在回路中就會(huì)形成一個(gè)電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。

3.集成運(yùn)放電路各部分的作用

集成運(yùn)放電路由四部分組成，輸入級(jí)是一個(gè)雙端輸入的高性能差動(dòng)放大電阻，要求其Ri高，Aod大，KCMR大，靜態(tài)電流小，該級(jí)的好壞直接影響集成運(yùn)放的大多數(shù)性能參數(shù)，所以更新變化最多。中間級(jí)的作用是使集成運(yùn)放具有較強(qiáng)的放大能力，故多采用復(fù)合管做放大管，以電流源做集電極負(fù)載。輸出級(jí)要求具有線性范圍寬，輸出電阻小，非線性失真小等特點(diǎn)。

六、電路的完成與功能實(shí)現(xiàn)

本文主要介紹單片機(jī)溫度控制中的應(yīng)用，把以上幾個(gè)部分連接到一起就是整個(gè)電路，先是溫度采集，然后經(jīng)過(guò)冷端補(bǔ)償、低通濾波后的信號(hào)送給放大器，中間加入穩(wěn)壓調(diào)整電路給A/D轉(zhuǎn)換器件，輸出的信號(hào)送8031單片機(jī)進(jìn)行處理，之后把信號(hào)送給D/A轉(zhuǎn)換電路，所輸出的模擬信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)溫度控制。

參考文獻(xiàn)

[1] 俞承芳.微機(jī)系統(tǒng)與接口實(shí)驗(yàn).[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2005-3：291-319.

[2] 饒運(yùn)濤，鄒繼軍，鄭勇蕓.現(xiàn)場(chǎng)總線CAN原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003：68-134.

溫度控制器范文第2篇

【關(guān)鍵字】機(jī)電一體化；馬弗爐；溫度控制

引言

在工業(yè)控制中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)有如下幾方面意義：（1）面對(duì)現(xiàn)行的機(jī)械技術(shù)必須進(jìn)行性能改善、質(zhì)量減輕和精度提高的情況，必須使用機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制的快速響應(yīng)，減小能耗，優(yōu)化運(yùn)行性能；（2）機(jī)電一體化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)純機(jī)械技術(shù)手段所無(wú)法達(dá)到的工作目的和控制精度；（3）微電子技術(shù)中的大規(guī)模集成電路、微型處理器等裝置可以幫助提高對(duì)產(chǎn)品的控制力；（4）計(jì)算機(jī)技術(shù)等的應(yīng)用可以改進(jìn)設(shè)備的自動(dòng)化程度，簡(jiǎn)化操作機(jī)構(gòu)和操作流程；（5）軟件技術(shù)可以使機(jī)械工作實(shí)現(xiàn)程序化，提升其工作靈敏度，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的多功能化。（6）機(jī)電一體化技術(shù)還具有其他多種復(fù)合功能，利用這些功能能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品和系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)與控制，以及實(shí)現(xiàn)智能分析等功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造的智能化。

馬弗爐又稱為箱式電阻爐，是一種通用加熱設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、建材、化工等行業(yè)。當(dāng)前的冶金工業(yè)對(duì)自動(dòng)化、智能化程度的要求越來(lái)越高，本文就目前情況下的冶金工業(yè)現(xiàn)狀對(duì)傳統(tǒng)馬弗爐進(jìn)行改進(jìn)，利用機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了馬弗爐的溫度控制功能。

1　系統(tǒng)控制要求

本馬弗爐的機(jī)電一體化控制希望通過(guò)電子器件的控制實(shí)現(xiàn)慢灰、快灰、揮發(fā)分和通用四個(gè)功能，要求選擇相應(yīng)的功能按鍵可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能并對(duì)應(yīng)的指示燈變亮。該系統(tǒng)當(dāng)進(jìn)入測(cè)試或者測(cè)試程序后，如果想裝入另一測(cè)試程序，需要通過(guò)復(fù)位或者重新上電進(jìn)行重新初始化才能進(jìn)行新的功能選擇。由于每個(gè)功能的每個(gè)階段需要達(dá)到的溫度和時(shí)間都不相同，如慢灰功能要求溫度從室溫升到500℃所需時(shí)間不低于30min，在500℃恒溫30min，再?gòu)?00℃升至815℃，然后保持恒溫。可以看到，若采用人工控制方法，不僅很難控制溫度和時(shí)間以達(dá)到要求，還限制了操作人員進(jìn)行其他工作。此時(shí)機(jī)電一體化技術(shù)的控制性能優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了。

2　系統(tǒng)工作原理設(shè)計(jì)

實(shí)際使用中需要馬弗爐實(shí)現(xiàn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行加熱或者保溫等功能，如果利用機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)該功能可以保證溫度控制的準(zhǔn)確性和靈敏性，還能節(jié)省一定的人力成本。

本系統(tǒng)硬件由以下幾部分電路組成：AT89C52單片機(jī)、溫度檢測(cè)和控制電路、溫度-電壓轉(zhuǎn)換電路、顯示及報(bào)警電路、時(shí)鐘電路、鍵盤電路等，如圖1所示：

圖1　馬弗爐溫度控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)框圖

本系統(tǒng)利用K型熱電偶構(gòu)成的溫度檢測(cè)電路能夠?qū)ⅠR弗爐的溫度通過(guò)高精度的集成芯片MAX6675轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)字化，然后將數(shù)字信號(hào)與單片機(jī)的I/O接口直接進(jìn)行對(duì)接，這種數(shù)據(jù)傳輸方式減少了電路的成本，并且由于是信號(hào)的直接傳遞，故可以保證較高的控制精度。在單片機(jī)接收到輸入信號(hào)后，按程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后將結(jié)果顯示在液晶屏上并判斷溫度是否達(dá)到要求，確定是否進(jìn)行報(bào)警。而鍵盤電路的主要作用是，根據(jù)實(shí)際操作需要進(jìn)行特定功能的選擇或者特定溫度的輸入，然后通過(guò)單片機(jī)將信號(hào)傳輸?shù)今R弗爐溫度控制電路中，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定操作。利用該方法，還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的比較，通過(guò)軟件控制算法進(jìn)行控制量計(jì)算，進(jìn)而控制固態(tài)繼電器的導(dǎo)通與切斷，達(dá)到溫度調(diào)節(jié)的目的。

3　溫度控制電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中的溫度控制模塊主要由兩片CD4527，一片74LS221和一片MC1413相互連接構(gòu)成。鑒于過(guò)零固態(tài)繼電器具有光電隔離功能，故可以將其直接與數(shù)字電路進(jìn)行對(duì)接。

本系統(tǒng)采用Z型SSR實(shí)現(xiàn)功率的控制。該方案的優(yōu)點(diǎn)在于其輸出電壓中所包含的高次諧波成分較傳統(tǒng)可控硅移相式調(diào)壓調(diào)節(jié)方式低，可以減少電磁污染。Z型SSR中還加入了過(guò)零控制電路。該電路是指，當(dāng)加入控制信號(hào)，交流電壓過(guò)零時(shí)，SSR表現(xiàn)為通路；當(dāng)斷開控制信號(hào)后，直到等待交流電出現(xiàn)正半軸與負(fù)半周的交界，也就是出現(xiàn)零電位時(shí)，SSR表現(xiàn)為斷態(tài)。這種設(shè)計(jì)方式可以防止高次諧波的干擾，減少對(duì)電網(wǎng)的污染。而利用RC串聯(lián)構(gòu)成的吸收電路的引入還可以防止從電源中傳來(lái)的尖峰、浪涌電壓對(duì)開關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾。

根據(jù)Z型SSR的工作原理可以知道，當(dāng)Z型SSR在1s內(nèi)全導(dǎo)通時(shí)，其觸發(fā)頻率為100Hz，輸出交流電壓波頭數(shù)為100；當(dāng)Z型SSR在1s內(nèi)全關(guān)斷時(shí)，其觸發(fā)頻率為0Hz，輸出交流電壓波頭數(shù)為0。利用該系統(tǒng)使用的控制算法獲得1s內(nèi)出現(xiàn)的波頭數(shù)，然后將波頭數(shù)的十位和個(gè)位分別傳遞給P2口的高4位和低4位，也就是利用CD4527的BCD輸入數(shù)來(lái)控制電路的交流輸出，利用輸出波形控制Z型SSR的開與斷，最終實(shí)現(xiàn)改變馬弗爐的輸入功率的目的，使馬弗爐溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值。

部分程序代碼如下：

4總結(jié)

鑒于機(jī)電一體化在控制方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，如不需要過(guò)多的人力成本，控制的準(zhǔn)確度和靈敏度均具有非常高的水平等，本文提出了一種基于單片機(jī)和溫度傳感器的機(jī)電一體化控制方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)馬弗爐溫度的自動(dòng)化、智能化控制。該方案以單片機(jī)為核心，具有很多功能擴(kuò)展模塊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，功能齊全，具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張葆青，閆石，陳爽.機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)床與液壓，2011，39（24）.

溫度控制器范文第3篇

隨著電子設(shè)備的高度集成化和高可靠性設(shè)計(jì)，機(jī)柜內(nèi)部的散熱越來(lái)越重要。特別是諸如大型雷達(dá)、聲納等電子設(shè)備，由于功耗越來(lái)越大，必須及時(shí)將內(nèi)部產(chǎn)生的大量熱量及時(shí)帶出機(jī)柜，否則機(jī)柜內(nèi)部的電子器件會(huì)由于處于超溫狀態(tài)而無(wú)法正常工作[1]。

在新設(shè)計(jì)的電子裝備中，已經(jīng)充分考慮到機(jī)柜的散熱問(wèn)題，一般采用集中供冷、冷氣直吹機(jī)柜的方法，解決機(jī)柜的散熱問(wèn)題。但是，一些老式設(shè)備由于設(shè)計(jì)時(shí)間較早，大多采用抽風(fēng)風(fēng)扇的方式，散熱效果較差，機(jī)柜內(nèi)部問(wèn)題分布極不均勻，散熱效果不好[2]。特別是在我國(guó)熱帶工作的一些機(jī)器，由于散熱問(wèn)題造成機(jī)器故障的現(xiàn)象非常普遍。在對(duì)一些老機(jī)器的改造中，重新設(shè)計(jì)散熱方式，采用制冷機(jī)組向機(jī)柜內(nèi)部循環(huán)吹冷氣的方法，可以明顯改善這些老式機(jī)柜的散熱效果，大大改善機(jī)柜內(nèi)環(huán)境，較大程度提高整體可靠性。

在某型老式裝備的改造工程中，采用單片機(jī)和集成溫度傳感器，設(shè)計(jì)了一個(gè)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，在溫度超過(guò)某個(gè)設(shè)定值后，開啟制冷機(jī)組，開始向機(jī)柜內(nèi)部均勻、循環(huán)地送出冷氣；在低于某個(gè)設(shè)定溫度時(shí)，繼續(xù)吹風(fēng)，但停止機(jī)組制冷。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)可以穩(wěn)定、可靠地工作，將機(jī)柜內(nèi)部溫度控制在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，機(jī)器可靠性得到了切實(shí)的提高。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)概述

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)柜溫度實(shí)時(shí)有效控制，首先要對(duì)機(jī)柜內(nèi)環(huán)境溫度進(jìn)行采集和傳輸，其次是實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)控制。系統(tǒng)框圖如圖1所示。本電路實(shí)現(xiàn)的主要功能有：

（1） 實(shí)時(shí)采集機(jī)柜內(nèi)部溫度。

（2） 對(duì)采集的溫度進(jìn)行顯示。

（3） 用戶根據(jù)需求，設(shè)置溫度的上限值和下限值。

（4） 具有溫度報(bào)警功能。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的機(jī)柜溫度控制器硬件電路主要分為以下幾部分：電源模塊，溫度采集模塊，主控制器模塊，溫度顯示、設(shè)置模塊，控制執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊。

2.1 溫度采集模塊

在眾多進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)的溫敏元件中， 雖然溫敏電阻成本低， 但后續(xù)電路復(fù)雜， 且需要進(jìn)行溫度標(biāo)定[3]， 因此，本系統(tǒng)采用溫度采集芯片DS18B20進(jìn)行溫度采集。DS18B20是由美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的數(shù)字化單總線型智能溫度傳感器[4]，具有體積小、線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、精度高等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用性和可靠性比其他同類產(chǎn)品更高[5]。DS18B20采用單總線協(xié)議，即與單片機(jī)接口僅需占用一個(gè)I/O端口，無(wú)需任何外接元件，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供處理器處理，達(dá)到溫度采集的目的[6]。

DS18B20的供電方式分為寄生電源供電和外部電源供電兩種，采用寄生電源供電時(shí)，由DQ端給器件供電，好處是在進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)溫時(shí)，無(wú)需本地電源，但是無(wú)法在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換期間供電，不能保證精確地進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，當(dāng)進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，此問(wèn)題更加明顯[7]。因本設(shè)計(jì)中，測(cè)溫距離不遠(yuǎn)，可采用外接電源供電方式，由VDD引腳專門供電，以提高溫度轉(zhuǎn)換精度。溫度采集模塊電路如圖2所示，DQ數(shù)據(jù)傳輸端須采用上拉電阻。

2.2 微控制器模塊

控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，模塊以單片機(jī)C8051F310為控制核心完成電路各種功能，包括溫度數(shù)據(jù)的處理、溫度值的設(shè)定、對(duì)執(zhí)行繼電器的控制等。

C8051F310是silicon laboratories 公司一款完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU芯片[8]。它具有高速、流水線結(jié)構(gòu)且與8051兼容的CIP?51內(nèi)核，工作頻率可達(dá) 25 MIP?S，片內(nèi)有全速、非侵入式系統(tǒng)調(diào)試接口。器件的工作電壓為2.7～3.6 V，典型工作電流為5 ms，功耗比較低。此單片機(jī)帶有模擬多路器、真正的10位、200 KSPS的25通道單端/差分ADC。另外，單片機(jī)還具有16 Kb可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲(chǔ)器，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

C8051F310的數(shù)字外設(shè)包括29個(gè)端口I/O，所有口線的耐壓均為5 V，并具有4個(gè)通用16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，時(shí)鐘源既可使用25 MHz高精度可編程內(nèi)部振蕩器，也可用外部振蕩器，本電路中使用內(nèi)部振蕩器作為時(shí)鐘源。

2.3 控制執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊

模塊實(shí)現(xiàn)最終控制輸出功能，根據(jù)接收到微控制處理溫度值的結(jié)果去執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，決定冷氣是否工作。電路圖如圖3所示，繼電器K1為核心部件，根據(jù)R13端送來(lái)的經(jīng)8050放大的信號(hào)指令進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，使JP5的2、3替鏈接到1腳電源輸入端，達(dá)到控制冷氣是否工作。DS2為K1動(dòng)作指示燈，D3起到保護(hù)Q5的作用。開關(guān)S3在不需要空調(diào)時(shí)使用，系統(tǒng)只作環(huán)境溫度顯示。

2.4 溫度設(shè)置顯示模塊

因DS18B20的測(cè)溫范圍為-55～125 ℃，測(cè)量誤差為0.5 ℃，故顯示電路采用4位共陰LED數(shù)碼管以靜態(tài)顯示方式實(shí)現(xiàn)溫度顯示，如圖4所示，從單片機(jī)的P0口輸出段碼，選用4.7 kΩ電阻和3.3 V電壓進(jìn)行上拉，P1.2～P1.5口輸出位控制信號(hào)，經(jīng)由8050放大驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。溫度值范圍設(shè)置采用4個(gè)外置按鍵實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，由單片機(jī)完成對(duì)溫度范圍的設(shè)置。如圖5所示，單片機(jī)利用中斷功能對(duì)S4，S5，S6及S7 四個(gè)鍵進(jìn)行鍵掃描，調(diào)整溫度的上限值及下限值，若測(cè)試溫度不在上限值和下限值的范圍內(nèi)，則執(zhí)行控制程序動(dòng)作機(jī)柜溫度。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件采用C語(yǔ)言編寫，遵循模塊獨(dú)立性原則，增強(qiáng)軟件可讀性和可移植性，便于調(diào)試和維護(hù)升級(jí)。根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，程序主要包括初始化程序、DS18B20溫度轉(zhuǎn)換及處理程序、溫度控制處理程序、溫度值顯示程序、鍵盤處理程序等幾個(gè)程序模塊，其中，DS18B20溫度采集、轉(zhuǎn)換和溫度控制為核心部分，重點(diǎn)介紹設(shè)計(jì)思想。

初始化程序完成系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置、端口配置和參數(shù)設(shè)置等，因C8051F系列單片機(jī)設(shè)有交叉開關(guān)功能，在I/O口配置過(guò)程中要根據(jù)自己需要的端口進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，才可保證I/O口的正常使用。

溫度采集程序包括對(duì)DS18B20的參數(shù)初始化、溫度采集和溫度轉(zhuǎn)換等程序模塊。因DS18B20采用單總線協(xié)議方式，即在1根I/O線上進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫[9]，因此，對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求，程序的編寫必須遵照嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性，確保DS18B20能正常的工作。從DS18B20讀出的二進(jìn)制數(shù)據(jù)采用12轉(zhuǎn)換精度換算成十進(jìn)制數(shù)據(jù)，用4位數(shù)碼管顯示，可以精確到0.1 ℃。

溫度控制處理程序?qū)崿F(xiàn)的功能主要是：將采集到的實(shí)際環(huán)境溫度值與根據(jù)設(shè)置好的溫度范圍比較，在P2.0口輸出高低電平，控制繼電器是否動(dòng)作。

溫度值顯示程序鍵盤處理程序主要實(shí)現(xiàn)數(shù) 碼管的顯示和鍵盤輸入功能。

4 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)的機(jī)柜溫度控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、溫度轉(zhuǎn)換精度高，大大提高了老式機(jī)柜的散熱效率，機(jī)器可靠性明顯提高。溫度測(cè)量采用DS18B20一體式數(shù)字溫度傳感器，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。另外，還可用它來(lái)組成一個(gè)多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)，在一根通信線上可以掛多個(gè)DS18B20，增加溫度測(cè)量點(diǎn)，首先分布式測(cè)溫，重點(diǎn)關(guān)注某些器件，如調(diào)制管、磁控管等[10]。本控制器經(jīng)簡(jiǎn)單的線路改造，即可應(yīng)用于其他測(cè)溫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，具有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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溫度控制器范文第4篇

關(guān)鍵詞：STM32單片機(jī)；DS18B20；DHT11；繼電器

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.134

1 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，以及測(cè)溫儀器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，溫濕度控制幾乎被應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科研和日常生活的一切領(lǐng)域，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。特別是近年來(lái)溫濕度控制系統(tǒng)已應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面，設(shè)計(jì)一個(gè)高精度，高品質(zhì)的智能溫濕度控制器與人們息息相關(guān)的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。針對(duì)這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一個(gè)溫濕度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景與實(shí)際意義。

本設(shè)計(jì)基于電力系統(tǒng)對(duì)供配電設(shè)備環(huán)境的溫度、濕度是影響設(shè)備運(yùn)行的重要因素。溫度過(guò)高會(huì)加速儀器設(shè)備元件老化，縮短其使用壽命，甚至直接導(dǎo)致設(shè)備損壞，低溫，潮濕可能會(huì)導(dǎo)致爬電、閃絡(luò)等事故。由此為了減少甚至避免該類事件的發(fā)生，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)具有更高效，更精準(zhǔn)的智能溫濕度控制系統(tǒng)。

2 基于智能溫濕度控制器的總體設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)以STM32單片機(jī)為主控芯片，利用DS18B20、DHT11等傳感器采集周圍環(huán)境的溫濕度數(shù)據(jù)，同時(shí)充分利用了單片機(jī)的內(nèi)部資源，如LCD、PWM、AD、定時(shí)器、外部中斷、串口等功能，通過(guò)繼電器模塊有效的將外部硬件連接，并設(shè)計(jì)采用了PID算法為核心算法，根據(jù)PID算法的良好的穩(wěn)定性，能夠在一定的時(shí)間內(nèi)將周圍環(huán)境的溫濕度控制在較為理想的狀態(tài)，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的根本目的。

3 硬件設(shè)計(jì)模塊

本設(shè)計(jì)以STM32為主控制器，外部硬件分為電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、繼電器模塊以及外部硬件模塊作為設(shè)計(jì)的核心控件。

3.1 電源模塊

在單片機(jī)供電方面，我們采用12V外接電源供電，以保證單片機(jī)正常工作，在外部硬件供電方面由于所需電壓即電流值較高，難以滿足要求，所以采用了開關(guān)電源NES-100-24，對(duì)經(jīng)過(guò)繼電器到達(dá)的電壓電流給予適當(dāng)?shù)姆糯螅詽M足外部硬件的需求。

3.2 數(shù)據(jù)采集模塊

（1）DS18B20是常用的溫度傳感器，作具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。以下是設(shè)計(jì)的硬件圖。

（2）DHT11傳感器，用DHT11作為濕度數(shù)據(jù)采集，將其連接在單片機(jī)合適IO口，在程序的控制下進(jìn)行周圍環(huán)境濕度的讀取，并在LCD上顯示，同時(shí)其具有良好的靈敏特性、防水性、穩(wěn)定性、高精度、低漂移。

3.3 繼電器模塊

本設(shè)計(jì)中繼電器作為連接單片機(jī)與外部硬件，通過(guò)單片機(jī)給高低平選擇開關(guān)打開還是閉合，將電流直接傳導(dǎo)到加濕器，小風(fēng)扇，加熱棒等外部硬件，從而在不需人為從操作下實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境溫濕度的精準(zhǔn)控制。

3.4 外部硬件模塊

在外部硬件方面，為了能夠較好地模擬真實(shí)環(huán)境，我們采用了亞克力板制作形成一個(gè)簡(jiǎn)單的溫室小屋，并在小屋內(nèi)放置加濕器，加熱棒，小風(fēng)扇等硬件，并在亞克力板的一側(cè)留有缺口放置風(fēng)扇并制作成能夠垂直開啟的窗戶，在這樣一個(gè)封閉的體系中就能夠較好地模擬實(shí)際環(huán)境。

4 軟件代碼調(diào)試

系統(tǒng)開始工作，首先初始化IIC、UART串口、外部中斷，進(jìn)入主程序，我們先對(duì)DS18B20，DHT11進(jìn)行初始化，并將傳感器讀取的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后發(fā)送到LCD上，同時(shí)通過(guò)程序設(shè)計(jì)我們可以根據(jù)實(shí)際需要修改溫濕度值的上下限。

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)采用PID算法對(duì)溫濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，可以讓用戶及時(shí)有效的了解周圍環(huán)境的狀況，并根據(jù)實(shí)際需求對(duì)環(huán)境進(jìn)行操控，可以運(yùn)用在許多領(lǐng)域，比如溫濕度大棚，讓農(nóng)主及時(shí)了解大棚的實(shí)際情況，讓農(nóng)作物處在一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)：

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項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)：省級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目：智能溫濕度控制器（編號(hào)：2016103791

溫度控制器范文第5篇

熱油盤主要是對(duì)造粒粉料及齒輪箱進(jìn)行加熱，使其達(dá)到規(guī)定溫度要求的加熱設(shè)備。熱油加熱器控制部分分為可控硅調(diào)壓與直接接觸器控制，兩種方式均由溫度控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中溫度控制器可以根據(jù)工藝需要進(jìn)行溫度的設(shè)定。

【關(guān)鍵詞】DCS 溫度控制器 加熱器 可控硅

1 前言

熱油盤加熱系統(tǒng)屬于造粒廠房的重要設(shè)備，是工藝粉料切粒成型的必要環(huán)節(jié)，加熱系統(tǒng)出現(xiàn)故障后造粒將無(wú)法正常運(yùn)行嚴(yán)重影響生產(chǎn)。同時(shí)熱油盤的控制比較復(fù)雜，涉及儀表電氣的聯(lián)合控制。為保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，以及電氣人員的操作維護(hù)，現(xiàn)淺析其控制原理。

2 熱油盤主要控制元器件介紹

1N1、2N1：溫度控制器（temperature controller）

1N10、1N11、2N40、2N41：安全限溫元件

1V10、2V10、2V15：晶體管電源控制器

Q0：空氣開關(guān)

1K10、2K10、2K15：交流接觸器

3 熱油盤控制

3.1 啟動(dòng)回路

如圖1，啟動(dòng)與停止信號(hào)都是由PLC發(fā)出的：

3.1.1 A泵

（1）啟動(dòng)信號(hào)為 RY7204。

（2）停止信號(hào)為 RY7205。

3.1.2 B泵

（1）啟動(dòng)信號(hào)為 RY7206。

（2）停止信號(hào)為 RY7207。

其中A、B機(jī)泵電機(jī)為接觸器互鎖，其中1K1的43、44常開點(diǎn)送至PLC ，將此信號(hào)通過(guò)繼電器擴(kuò)展為直接啟動(dòng)MCC 電機(jī)的啟停命令。即為X1：7、10 與3、4點(diǎn)。同時(shí)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)反饋至PLC，這是啟動(dòng)加熱系統(tǒng)的前提。

3.2熱油加熱器控制

為滿足工藝的加熱要求，熱油加熱器的控制有兩種形式，即可控硅調(diào)壓控制與交流接觸器直接控制。

3.2.1 可控硅調(diào)壓控制

1V10、2V10、2V15：晶體管電源控制器。可控硅的上級(jí)是交流接觸器：1K10、2K10、2K15，交流接觸器接通后可控硅根據(jù)溫度控制器發(fā)送的模擬信號(hào)量進(jìn)行溫度控制。

3.2.2 接觸器直接控制

交流接觸器直接控制加熱器的上一級(jí)也是溫度控制器，溫度控制器根據(jù)設(shè)定溫度與實(shí)際溫度的差值經(jīng)行調(diào)節(jié)，確保達(dá)到指定溫度。它通過(guò)內(nèi)置繼電器控制交流接觸器的線圈。

溫度控制器是控制整個(gè)加熱器系統(tǒng)的核心元件。它有檢測(cè)元件PT100，以便于掌握現(xiàn)場(chǎng)熱油的實(shí)際溫度。它既可以根據(jù)工藝需要手動(dòng)設(shè)定溫度，還可以通過(guò)PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程溫度的設(shè)定，同時(shí)將實(shí)時(shí)檢測(cè)值通過(guò)actual value output （4-20毫安）送至PLC。

4 熱油盤的日常維護(hù)問(wèn)題

（1）熱油控制系統(tǒng)日常維護(hù)恢復(fù)運(yùn)行時(shí)，控制盤面經(jīng)常出現(xiàn)lack of oil與excess temperature紅色報(bào)警燈亮，熱油系統(tǒng)狀態(tài)異常。此問(wèn)題系熱油機(jī)泵未啟動(dòng)所致，當(dāng)機(jī)泵電機(jī)啟動(dòng)正常，油溫超高與缺油的信號(hào)就會(huì)消失。

（2）熱油系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)法正常加熱。原因是熱油系統(tǒng)A機(jī)泵一直高溫跳閘，B機(jī)泵運(yùn)行一段時(shí)間也溫度高跳閘。為保證工藝生產(chǎn)，只能采取兩臺(tái)機(jī)泵間歇運(yùn)行的方式勉強(qiáng)維持油流。現(xiàn)場(chǎng)檢查機(jī)泵電機(jī)本體溫度很高。給電機(jī)本體冷卻的冷水管線溫度也很高，將近90度。打開冷卻水管線，冷卻水已被汽化，同時(shí)內(nèi)部有焊渣。判斷為之前檢修管線時(shí)，焊渣落入管線內(nèi)將冷水管線堵塞，機(jī)泵電機(jī)無(wú)冷卻水導(dǎo)致過(guò)熱跳閘，即1S27（thermostat circulation pump A）1、2點(diǎn)無(wú)法接通，機(jī)泵電機(jī)跳閘。此次故障處理過(guò)程中1S25（flow control cooling water）1、2點(diǎn)沒(méi)有起到監(jiān)測(cè)冷水流量的作用，之后對(duì)其傳感器進(jìn)行了檢查、更換。

（3）熱油系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，溫度波動(dòng)范圍太大。針對(duì)此問(wèn)題，維護(hù)人員對(duì)溫度控制器參數(shù)的性能進(jìn)行測(cè)試。如：以電阻箱模擬現(xiàn)場(chǎng)溫度變化，測(cè)試參數(shù)功能。通過(guò)一級(jí)與二級(jí)菜單相關(guān)參數(shù)的設(shè)置、調(diào)整，對(duì)溫控器如何達(dá)到設(shè)定值進(jìn)行觀察、記錄，找到最優(yōu)的溫度控制方案。 與此同時(shí)，在工藝停工或轉(zhuǎn)產(chǎn)之際，請(qǐng)工藝方配合調(diào)試。在調(diào)試過(guò)程中工藝給定溫度值，調(diào)試人員觀察設(shè)定溫度與實(shí)際溫度的變化，隨時(shí)調(diào)整參數(shù)，使實(shí)際溫度圍繞設(shè)定值在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)，波動(dòng)區(qū)間盡量縮小，以滿足工藝生產(chǎn)恒溫加熱的要求。

5 熱油盤控制改動(dòng)

由于加熱系統(tǒng)受機(jī)泵電機(jī)的影響，所以機(jī)泵電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)或者停車都會(huì)對(duì)整個(gè)加熱系統(tǒng)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致加熱系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，工藝無(wú)法生產(chǎn)。而影響電機(jī)運(yùn)行的條件有三個(gè)即：現(xiàn)場(chǎng)膨脹罐閥門位置;電機(jī)溫度;冷卻水流量。現(xiàn)在由于現(xiàn)場(chǎng)膨脹罐閥門位置的限位開關(guān)即1S21出現(xiàn)失靈，所以將其開關(guān)的節(jié)點(diǎn)短接，以保證電機(jī)的正常運(yùn)行。

6 結(jié)論

熱油盤是造粒重要設(shè)備，直接影響生產(chǎn)，所以了解其控制原理十分必要，這樣可以提高故障處理的速度。熱油盤實(shí)際控制上還有一些問(wèn)題，例如平時(shí)溫控器對(duì)加熱器的控制是可控硅調(diào)壓，接觸器直接控制只是起輔助的作用，當(dāng)2N1設(shè)定溫度波動(dòng)，控制器的兩種控制方式進(jìn)行切換，這樣造成直接接觸器控制的加熱器頻繁投切，進(jìn)而造成交流接觸器的溫度升高、壽命縮短。

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