[恒温阀芯]搜索小型高精度恒温系统

　　本文档介绍了一种使用AT89C51单片机的小型高精度恒温控制系统，该系统由前端信号调理电路和放大器电路以及温度传感器组成。A级Pt100，具有铂电阻温度测量的非线性特性。行校正以确保测量精度。
　　时，自校正PID算法在算法控制方面优于传统PID算法。度控制使用固态冰箱。过对低温显影系统的反复调试，测量了大量的实验数据，证明了其在理论和实验中的可靠性。

　　验结果表明，不仅可以实现测量和控制方法，而且控制精度达到较高水平。电阻;温度控制;精度高;自适应PID CID号：TP368文献代码：A文章编号：1004-373X（2010）05-101-03Système高温恒温高précisionZHU乐许晓辉，SONG道，赵哩竣，王蒙（河北科技大学，天津，300401，中国）摘要：小恒温高精度控制系统，包括AT89C51 MCU的作为控制器，桥接器检测输入电路和放大器电路过滤。温特性铂电阻曲线是非线性特殊电流型温度传感电路，该软件用于补偿铂电阻Pt100的非线性测量误差，以确保精度温度测量。了改善温度控制。用固态制冷装置和A-Pt100温度传感器加热冷却，反复聚焦系统，测量大量的exp expérimentales.Les数据理论和实验方面fiables.Les实验结果表明，恒温阀芯不仅测量和控制的方法是可行的，但该系统的准确度已经达到需求更élevé.Mots关键词的水平：电阻铂金，温度控制，精度高;自适应PID简介温度是工业生产中最重要的参数之一：温度检测和控制的准确性直接影响产品的稳定性和准确性[1]。
　　此，在许多工业仪器中，温度要求是严格的。如，在生化仪器中，检测到化学和生物物体，温度对它们有很大影响，否则测量结果可能不准确[2]。精度恒温系统是仪表的有力保证。外，目前的仪器趋向于小型化并且便携性的方向正在发展，因此小型化恒温器系统的开发是重要的。应于该情况，微控制器被用作心脏的控制器来校正和补偿温度信号，以优良的合适的算法是通过了温度控制和所述控制参数在经历反复调试。制装置使用小型半导体制冷机，并提供加热和冷却功能。现对小型恒温器系统的高要求是处理恒温控制的良好基础。料设计由于铂热阻提供稳定的化学性能和高测量精度，温度测量装置使用薄膜Pt100热阻作为温度传感器。接采集温度信号稳定准确。此它用作信号测量电路。用高分辨率，16位I2C总线型，高分辨率16位I / O总线模数转换芯片。用INA118仪表放大器芯片，其性能稳定，放大后数据准确。用AT89C51芯片作为主控制器件，该芯片价格优惠，静电保护高，不用担心电源抖动。导体制冷芯片使用TEC12706。

　　系统的原理图如图1所示。1恒温系统示意图实验控制对象空间为0.16 L的空间。密铂热电阻用于将温度信号转换为电压信号。大后，进入A / D转换器，数字输出信号进入单片机，通过软件进行非线性校正，得到温度数据。

　　时，测量的温度显示在LCD屏幕上，温度数据通过PID计算转换为脉冲宽度可调的宽带调制波。过调节PWM波的占空比来调节半导体制冷片的功率，以获得恒定的温度。度测量电路的桥接器选用A级精度铂Pt100的热阻作为温度传感器，其他三个电阻器使用0.1Ω的100Ω电阻。位器的功能是调节平衡。图2所示。2铂电阻温度测量电桥仪表放大器芯片具有高输入阻抗，并选择非反相端子作为输入端子。此，它们的共模输出电压和它们的温度漂移电压是相等的。此，它们可以以高共模抑制比和低输出漂移电压相互抵消。了使放大器芯片工作在最佳状态，芯片的电源电压最好比输入共模电压高1.25V。用单相电源模式时，参考电压源选择为电源电压的大约1/2。过修改电阻器Rg的电阻来修改增益。G= 50 /Rg 1.如图3所示。3电压放大电路确保放大的信号以良好的稳定性和准确性进入MCU信号，并且更好的温度控制的良好基础。度控制电路的一部分由从MCU amplifier.The电路的输出电压信号的A / d转换发送到MCU执行与自动调谐和相应的PWM信号从MCU端口输出的PID控制。带PID控制脉冲调制PWM波的占空比，并通过控制光耦合器的开/关来控制半导体制冷芯片的加热功率。了确保半导体冷却装置的正常操作中，输入电源电压的纹波低于10％和电源极性不能5分钟8内改变]。果，系统采用滤波器电路并使用两个单独的控制电路。冷单元和加热单元完全分离，从而可以获得电压纹波，并且半导体制冷装置的电源极性不会突然改变，所以制冷装置的使用寿命延长。于瞳孔输出电流不满足要求，系统采用场效应晶体管来驱动半导体冷却器。图4所示。4中的温度控制系统的软件部分主要涉及该系统的初始化，扫描键盘，取样温度值，数字滤波的取样值，显示温度，执行计算和控制输出，控制算法使用自整定PID算法。有利于防止过冲太大并且对加热空间具有一些补偿效果。方案的主要流程图显示在图5中。
　　5流程图的软件的PID控制算法增量的数字PID算法的形式是：Δu（K）= KPKI e（k） KD由于具有滞后的温度响应，它是一阶延迟系统的一部分。果使用传统的PID算法，控制效果不好，并且会出现大的过冲。解决这一问题，采用自校正PID算法，从实验结果出发，改进了性能指标。Δu（K）= pKPiKIe（K） dKD其中KP是比例系数; KI是积分系数; KD是微分系数。p，i，d是自校正系数。受控对象的参数定义阈值M，其可以分为三种情况，如图3所示。6.（1）偏差值远离阈值，即e（k）> M，t3。时，需要全速加热，即不引入差分相。例阶段可以对错误做出快速反应。分相位可减少过冲并加速动态响应。（2）偏差值在阈值内并且在差异减小的方向上改变。
　　段e（k）0，t1，t4和t2，t5。入积分以消除稳定的状态误差。6设置自动校正温度PID参数图SelfM-对应于培养箱的实际温度和设定的温差限制。据趋势的温度变化，下面的处理是通过：设计是由全面临界报告的方法调整并通过实验测得：U（K）= P•40•2 d（1）当e（k）> M时，PID调节器仅具有比例相位并且执行全速加热或冷却。
　　差值越高，热输出越高，以便快速调整偏差。P = 1，i = 0，d = 0.5。（2）当E（k）的值E（k）Δe（K） 0，p = 0.5，i = 0.5，d = 1.5。
　　果分析该对象的加热系统是在实验室环境中测量的数据表明，在18秒达到所需的温度0.16 L的体积的空间中，用过量的1℃两个小时后，它达到稳定状态，状态是理想的。7温度变化曲线结论本系统采用单片机，抗干扰能力强，能耗低。用高精度温度测量电路，温度测量准确。软件采用自调整控制算法来提高测量和控制性能，该系统可用于大多数温度控制应用。
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