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一体化温度变送器如何使用
发布时间:  2011/10/19 14:03:13

一种采用时间最优控制的P_ID_恒温控制器
 1  引言 
 现代科学技术的众多领域中,自动控制技术起着越来越重要的作用。自动控制是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器),使机器,设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控制量)自动地按照预定的规律运行。
 20世纪60年代初期,随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用,为适应宇航技术的发展,自动控制理论跨入了一个新阶段——现代控制理论。他主要研究具有高性能,高精度的多变量变参数的最优控制问题,主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前,自动控制理论还在继续发展,正向以控制论,信息论,仿生学为基础的智能控制理论深入。    自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期,是以反馈理论为基础的自动调节原理,主要用于工业控制,二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪,火炮定位系统,雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备,进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后,以形成完整的自动控制理论体系,这就是以传递函数为基础的经典控制理论,它主要研究单输入-单输出,线形定常数系统的分析和设计问题。    本系统是一个恒温箱的温度控制器, 可供各类实验室及生产部门使用. 系统的加热功率为1000W , 电源为220 V 交流电, 控制范围为20~ 80 ℃. 控制器可以在线设定控制温度, 并对温度进行实时数码显示. 本控制器经过反复调试、运行, 取得了较好的控制效果, 现已在实验室用做恒温水箱的温控器, 它具有控制速度快、超调小、线性控制精度高和实现成本低等特点.
 为了实现各种复杂的控制任务,首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来,组成一个有机的总体,这就是自动控制系统。在自动控制系统中,被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量,它可以要求保持为某一恒定值,例如温度,压力或飞行航迹等;而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体,它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制,但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
 在反馈控制系统中,控制装置对被控装置施加的控制作用,是取自被控量的反馈信息,用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务,这就是反馈控制的原理
 A/D的基本原理是对输入模拟电压和参考电压进行两次积分,将输入电压平均植变成与之成正比的时间间隔,然后利用时钟脉冲和计数器测出此时间隔,进而得到相应的数字量输出,该转换电路是对输入电压的平均值进行变换
 单相通用型可控硅触发板是通过调整可控硅的导通角来实现电气设备的电压电流功率调整的一种移相型的电力控制器,其核心部件采用国外生产的高性能、高可靠性的军品级可控硅触发专用集成电路。输出触发脉冲具有极高的对称性及稳定性,且不随环境温度变化,使用中不需要对脉冲对称度及限位进行调整。现场调试一般不需要示波器即可完成。它(GBC2M-1系列与zkd6三相全数控系列)可广泛的应用于工业各领域的电压电流调节,适用于电阻性负载、电感性负载、变压器一次侧及各种整流装置等* 电压、电流、功率、灯光等无级平滑调节。
 该控制器选用MCS251 系列单片机8031 作为微控制器, 用户程序固化在EPROM 芯片2764 中,系统配有4 位L ED 显示及小键盘.控制器的温度检测元件采用热敏电阻, 其检测温度经变换电路转换为标准电压信号. A/D 转换器转换的数据送入8031, 经数字滤波、标度变换计算出实际温度并与设定温度值进行比较, 得到控制偏差. 由单片机实现的数字调节器按一定的算法产生相应控制量. 控制量由D/A 转换器转换成0~ 8V 的电压信号控制双向晶闸管的通断率, 通过调节加热功率达到控制温度的目的. 温箱的设定温度通过键盘完成.
 乘于0.0625即可得到实际温度。
 3、键盘和显示的设计
 键盘采用行列式和外部中断相结合的方法,图3中各按键的功能定义如下表1。其中设置键与单片机的脚相连,、YES、NO用四行三列接单片机P0口,REST键为硬件复位键,与R、C构成复位电路2.1  温度采样电路
温度采样电路由温度变换电路和A/D转换器组成.
2. 1. 1  温度变换电路 
温度变换电路由负温度系数热敏电阻RT 和集成运放LM 324 构成, 电路的测量范围设计为20~ 80℃. 热敏电阻具有较高的灵敏度, 但RT 在25℃常温下的阻值约为10K8 , 而100℃时却为7858 , 其非线性程度强, 因此需要对热敏电阻作非线性较正, 以保证温度变换电路的输出是线性变化. 经过对热敏电阻作线性补偿后, 在30~ 70 ℃时具有较好的线性, 其它温度范围可通过软件线性插值做进一步校正. 温度变换电路输出电压与温度的关系


 
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