溫箱溫度控制設計
PT100溫度傳感器采用四線法的連接方式,有效地消除了引線電阻引起的測量誤差,能夠精確測量未知電阻上的壓降,計算出電阻值。具體連接圖如圖3所示。本文引用地址:http://www.j9360.com/article/159310.htm
PT100四線法連接電路通常稱為Kelvin電路,對于每個測試點都有一條激勵線F和一條檢測線S,各自構成獨立回路,同時要求檢測線S必須接到一個有極高輸入阻抗的測試回路,使流過檢測線S的電流極小,近似為零。圖中r表示引線和探針與測試點的接觸電阻之和。HF為高電位施加線,LF為低電位施加線,HS為高電位檢測線,LS為低電位檢測線。由于流過測試回路的電流為零,在r3、r4上的電壓降為零,而激勵電流I在r1、r2上的壓降不響I在被測的鉑電阻上的壓降,所以可以準確計算出鉑電阻的阻值。這樣就消除了引線上的電壓,實現高精度的溫度采集。
單片機MSP430F149的內部具有8路12位精度的模數轉換器,帶有采樣保持功能,通過模數采樣讀入端口溫度電壓信號,相應的模數轉換公式轉化成實際溫度數值并存儲,然后將溫度數值發送到數碼管顯示出溫度。
2.3 溫度控制
開始的時候設定好溫箱的目標溫度值。系統開始進行溫度采集,通過外接的鉑電阻獲得。將采集到的溫度和目標溫度進行比較,當采集的溫度低于目標溫度的時候,由控制中心單片機輸出控制信號,通過對加熱絲進行加熱,實現加熱操作;當采集的溫度高于目標溫度的時候,由控制中心單片機輸出控制信號,通過控制壓縮機,實現降溫操作;反復對溫度進行測量,比較,這樣一直持續,以保證溫箱溫度被控制在恒溫狀態以下,以此達到溫箱溫度控制的目的。具體的操作步驟如下:
2.3.1 加熱操作
采集的溫箱溫度與預設的目標溫度進行比較,當所測溫度低于目標溫度的時候,啟動加熱操作。加熱操作的過程為:
選用的是鐵鉻鋁電熱合金類型的加熱絲,其平均功率是2000W,額定電壓為220V,長度為20cm,由于溫箱的大小為1m3,經過計算完成整個溫箱的加熱過程,從-50℃~150℃需要40min,將加熱絲外接在溫度控制器電路中,單片機MSP430F149通過P1.1發出控制信號,控制可控硅的通斷就可實現加熱絲的工作狀態,只要改變P1.1的接通時間就能實現加熱功能。由于加熱絲存在熱慣性和時間滯后等特性,為了使控制更加精確,比較溫度之后的差值大小采用不同寬度的脈沖進行控制,這樣來實現加熱絲的加熱操作。為了避免造成局部溫度過高、受熱不均勻,以達到平衡加熱的效果,在加熱絲的側面并聯一個可控風扇,保證加熱過程的均勻受熱。加熱原理圖如圖5所示。
評論