工作流程
选用AT89C51单片机为中心控制元件,选取最常见的器件ADC0809来进行模数转换,给电阻丝两端通上电让它发热起来,并且通过风扇旋转的方式降温这一系列的控制方法。此方案采用的是用固态继电器对温度来控制的。三个模块构成了固态继电器,分别是:一、输入电路,二、输出电路,三、隔离电路。优点是:高寿命,高灵敏度,小功率,较快的转换速度,低电磁干扰。[4]同时,键盘的设计采用的是独立键盘:一个设置键,一个加一键,一个减一键,一个输入键。
本方案采用固态继电器对温度进行控制,固态继电器是将光耦合集成进去,使得电路结构变得紧凑,干扰就变小了。采用独立式按键减少端口使用量,使电路简单。
3 温度控制系统硬件设计
3.1 传感器的选择及放大电路设计
3.1.1 传感器的选择
现在使用中普遍存在几种常见的用来温度测量的传感器,例如热敏电阻,集成温度传感器以及热电偶传感器这主要的三种。
热敏电阻传感器的温度系数相较大,灵敏度比较高,构造普通,同时体积比较小;电阻率高,热惯性小等特点。热敏电阻传感器适合做动态的测量,它的电阻值和温度呈非线性,稳定性和互换性相对较差。热敏电阻传感器的测量范围一般是:-200℃~600℃。[3]来`自^751论*文-网www.751com.cn
热电偶传感器的特点:测量精度比较高,测量范围很广,结构简单,使用方便。
集成温度传感器的特点:体积小,寿命长,性价比高,线性好,但是测量范围比较小,只可以测量小范围的温度。
在此次设计中是测量电炉炉温,且温度范围在0℃~800℃,是大范围的温度测量,结合上述,所以不采用集成温度传感器和热敏电阻温度传感器,而使用热电偶传感器,选用WRE型热电偶,而且精度较高,可以达到设计的要求,同时价格也比较便宜。
3.1.2 放大电路的设计
热电偶的输出电压范围为0~30mv,ADC0809处理的信号是标准信号:0~5v,因此我们必须对热电偶输出电压进行放大。这里我们采用OP07,因为它是低漂移运算放大器,能够有效地抑制温度漂移。
因为热电偶的输出电压是毫伏级别的,因此放大电路要放大200多倍,这里我们采用下图的设计来达到标准信号的要求。