唐杉林

(無錫市計量檢定測試中心）

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簡易高精度溫度測控系統(tǒng)

唐杉林

(無錫市計量檢定測試中心）

摘要：工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)以及研發(fā)對溫度的精確度有這很高的要求，尤其是大型的制造工業(yè)中更是如此，這是保障工業(yè)生產(chǎn)能夠正常穩(wěn)定按計劃進行的必備條件。本文介紹了一種簡易的高精度測控系統(tǒng)，簡單的敘述了他的工作原理，希望有所助益。

關鍵詞：系統(tǒng)設計；溫度側測控

在工業(yè)的生產(chǎn)中，通過溫度測控精確把握溫度從而順利進行生產(chǎn)是工業(yè)發(fā)展的必然。傳統(tǒng)的溫度測控系統(tǒng)多數(shù)是通過將溫度傳感器采集到的溫度信號進行分析，進行AD的轉換，在單片機中進行進一步的處理加工，從此我們可以看出要提高工業(yè)溫度測控器的溫度準確度，就必須對溫度傳感器和轉換器進行革新，本系統(tǒng)采用DSP為核心的高精度控制方式，下文將從軟件和硬件系統(tǒng)兩方面進行介紹。

1　總體系統(tǒng)設計

非線性晶體溫度測控系統(tǒng)主要是由三部分組成的，其總的工作原理和眾多的其他智能化系統(tǒng)一樣，首先就是對有關的溫度數(shù)據(jù)進行收集，主要是通過溫度傳感器和AD的轉換器進行，其次是進行溫度的控制，器控制的方式主要是通過驅(qū)動器和轉換器等，為了實現(xiàn)溫度的隨時可控和管理，將設計相關的外圍電路，例如鍵盤、儲存器、報警電路等。

系統(tǒng)的工作原理就是非線性的晶溫度競奪Pt100的溫度傳感器轉化為溫度的信號，經(jīng)過對溫度的放大和分析，轉換器將所得送入單片機中，通過外圍電路進行溫度的現(xiàn)實，更準確的將溫度差以及溫度變化的情況進行通過計算算出相應的溫度控制量，經(jīng)過對所得的控制量進行輸出，經(jīng)過驅(qū)動器和一系列的加熱制冷，從而實現(xiàn)對溫度的精確控制。

1.1系統(tǒng)的硬件設計

硬件的設計注重對溫度量獲取的溫度傳感器和轉換器的研究，傳統(tǒng)的傳感器具有測量誤差大，穩(wěn)定性不強，自然溫度控制的精度低一些，在溫度傳感器中選擇使用鉑電阻的傳感器，因為它精度高、穩(wěn)定性強、反映的速度快、對溫度控制范圍廣等優(yōu)勢，這邊是它能夠制作成為溫度傳感器的原因所在100的鉑電阻的阻值在使用中隨著溫度的上升下降進行不斷的變化，通過一定的計算公式可以將溫度與阻值的關系明確的表達出來。同時，根據(jù)我們的生活常識都可以知道，環(huán)境溫度變化以及電阻自身發(fā)熱等產(chǎn)生的熱量會影響到溫度變化，將會影響到溫度精確度的測量，為此我們將采用電橋電路來提高溫度測量的精確度，減少環(huán)境和設備本身的影響。電橋選用了超低噪音、精度高的AD R 4525為電壓源，通過對電壓、最大溫度系數(shù)和輸出噪音的控制降低相關因素的印象，從而滿足測量的要求。

電橋輸出的信號比較微弱，直接進行數(shù)據(jù)的分析存在著一定的困難，因此需要對信號進行放大，這主要是靠精密儀器放大器INA114來進行操作，經(jīng)過A/D進行轉換后送入單片機，接下來的工作原理將和之前的一樣，通過計算得到準確的數(shù)值，求得所需的溫度。單片機的處理主要是完成溫度數(shù)據(jù)的采集和處理，可以完成其他數(shù)據(jù)的收集和控制，有較好的擴展性，在此基礎上，選用具有浮點計算功能的芯片進行控制，主要選用執(zhí)行速度快，計算機智能化處理能力強、外設資源多樣的TMS320F28335來進行控制，再通過輸出控制信號，從而實現(xiàn)驅(qū)動，進行下一步的工作。

驅(qū)動器驅(qū)動TEC，實現(xiàn)對非線性晶體的溫度控制。所謂TEC就是利用效用原理制造出來的能夠進行加熱或者制冷的設備，其控制的主要方式是對通過的電流大小和方向進行控制來實現(xiàn)的，它可以避免現(xiàn)相關點在接近環(huán)境工作點時的震蕩，性價比比較高，并且溫度控制的精確度也極高。

1.2系統(tǒng)的軟件設計高溫度測控系統(tǒng)的軟件設計，主要指在溫度測控系統(tǒng)中常用的計算方式以及計算原理等。就目前而言，在溫度控制中使用最廣泛、最頻繁的是PID控制算法，高精度的溫度控制通過結構簡單、控制精度高且使用便捷的DSP來實現(xiàn)對PID的控制，這樣就能夠通過計算機對控制量的比例進行實時的監(jiān)控，減少比例調(diào)節(jié)的偏差，如果積分系數(shù)過大，則會產(chǎn)生超調(diào)現(xiàn)象，擊飛系數(shù)過小則會降低系統(tǒng)的速率，通過檢測對積分出現(xiàn)的偏差進行調(diào)整并進行有效的控制，實現(xiàn)溫度的正常運行，提高對溫度監(jiān)控的穩(wěn)定性控制，取得溫度測控的最佳效果。

1.3外圍電路設計

外圍電路的設計主要是一個將確定好的數(shù)字進行顯示、儲存的過程。將測量好的溫度值在顯示器上進行顯示，通過鍵盤設定我們想要的目標值，進行參數(shù)的修改，一定范圍的報警系統(tǒng)處理等，實現(xiàn)計算機智能化下的電腦遠程控制。

2　溫度測控和程序設計

通過上文整個系統(tǒng)硬件、軟件和外圍電路的設計，我們可以清楚地認識到整個系統(tǒng)的程序運行，從最初的系統(tǒng)初始化，主要程序的運行、溫度的收集和分析乃至最后參數(shù)修改進行數(shù)據(jù)的變化和控制等，實現(xiàn)對溫度的精確測量，假設在室溫為28攝氏度的環(huán)境下，系統(tǒng)將目標溫度設計為45攝氏度，我們就可以通過高溫度檢測控制系統(tǒng)，對溫度的數(shù)值和對應的時間等結合起來，在正常情況下，此系統(tǒng)能夠保證溫度控制的穩(wěn)定性和精確性。

3　總結語

本文主要對一款系統(tǒng)進行簡要的介紹，通過對高溫度則控系統(tǒng)中的溫度傳感器等硬件設施和計算方式等軟件設計、外圍電路進行述說，實驗證明此系統(tǒng)精確度、響應能力一會集成程度都很快，安全性和穩(wěn)定也有很大程度的保證，在提高工業(yè)的生產(chǎn)效率、保證生產(chǎn)的順利進行下我們都應該將其推廣引用，實現(xiàn)對溫度的高精度控制，保證工業(yè)生產(chǎn)溫度控制的大關。

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Simple high precision temperature measurement and control system

Tang Shanlin
(Wuxi measuring and Testing Center)

Abstract：Industrial products production and R & D of temperature accuracy has the very high requirements, especially in large manufacturing industry is even more so.This is to ensure that industrial production can normally and steadily according to plan the necessary conditions.This paper introduces a simple high precision measurement and control system,and simply describes the principle of his work.

Keywords：system design;temperature measurement and control