基于pid電加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)word格式-文庫(kù)吧
2024-11-09 01:12 本頁(yè)面
【正文】 理：電路采用 TL431和電位器 VR1調(diào)節(jié)產(chǎn)生 ；采用R R VR Pt100構(gòu)成測(cè)量電橋（其中 R1＝ R2， VR2為 100Ω精密電阻），當(dāng) Pt100的 電阻值和 VR2的電阻值不相等時(shí)，電橋輸出一個(gè) mV級(jí)的壓差信號(hào)，這個(gè)壓差信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)放 LM324放大后輸出期望大小的電壓信號(hào)，該信號(hào)可直接連AD轉(zhuǎn)換芯片。差動(dòng)放大電路中 R3＝ R R5＝ R放大倍數(shù)＝ R5/R3，運(yùn)放采用單一 5V供電。 設(shè)計(jì)及調(diào)試注意點(diǎn)： 1. 同幅度調(diào)整 R1和 R2的電阻值可以改變電橋輸出的壓差大小； 2. 改變 R5/R3的比值即可改變電壓信號(hào)的放大倍數(shù)，以便滿足設(shè)計(jì)者對(duì)溫度范圍的要求 3. 放大電路必須接成負(fù)反饋方式，否則放大電路不能正常工作 。 4. VR2也可為電位器，調(diào)節(jié)電位 器阻值大小可以改變溫度的零點(diǎn)設(shè)定，例如 Pt100的零點(diǎn)溫度為 0℃，即 0℃時(shí)電阻為 100Ω，當(dāng)電位器阻值調(diào)至 ，溫度的零點(diǎn)就被設(shè)定在了 25℃。測(cè)量電位器的阻值時(shí)須在沒(méi)有接入電路時(shí)調(diào)節(jié)，這是因?yàn)榻尤腚娐泛鬁y(cè)量的電阻值發(fā)生了改變。 5. 理論上，運(yùn)放輸出的電壓為輸入壓差信號(hào)放大倍數(shù)，但實(shí)際在電路工作時(shí)測(cè)量輸出電壓與輸入壓差信號(hào)并非這樣的關(guān)系，壓差信號(hào)比理論值小很多，實(shí)際輸出信號(hào)為 *(RPt100/(R1+RPt100) RVR2/(R1+RVR2)) （ 1） 式中電阻值以電路工 作時(shí)量取的為準(zhǔn)。 6. 電橋的正電源必須接穩(wěn)定的參考基準(zhǔn)，因?yàn)槿绻苯?VCC的話，當(dāng)網(wǎng)壓波動(dòng)造成 VCC發(fā)生波動(dòng)時(shí)，運(yùn)放輸出的信號(hào)也會(huì)發(fā)生改變，此時(shí)再武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 6 到以 VCC未發(fā)生波動(dòng)時(shí)建立的溫度 電阻表中查表求值時(shí)就不準(zhǔn)確。 驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部分 硬件輸出通道主要包括加熱電阻的控制環(huán)節(jié)，而此控制環(huán)節(jié)的核心是雙向可控硅，但電路的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)雙向可控硅的驅(qū)動(dòng)電路。雙向可控硅的通斷直接決定加熱電阻的工作與不工作，本部分用帶過(guò)零觸發(fā)的光耦 MOC3061 來(lái)驅(qū)動(dòng)。 光耦驅(qū)動(dòng)電路 在驅(qū)動(dòng)電路中，由于是弱電控制強(qiáng)電，而弱電又很容 易受到強(qiáng)電的干擾，影響系統(tǒng)的工作效率和實(shí)時(shí)性，甚至燒毀整個(gè)系統(tǒng)，導(dǎo)致不可挽回的后果，因此必須要加入抗干擾措施，將強(qiáng)弱電隔離。光耦合器是靠光傳送信號(hào)，切斷了各部件之間地線的聯(lián)系，從根本上對(duì)強(qiáng)弱電進(jìn)行隔離，從而可以有效地抑制掉干擾信號(hào)。此外，光耦合器提供了較好的帶寬，較低的輸入失調(diào)漂移和增益溫度系數(shù)。因此，能夠較好地滿足信號(hào)傳輸速度的要求，且光耦合器非常容易得到觸發(fā)脈沖，具有可靠、體積小、等特點(diǎn)。所以在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了帶過(guò)零檢測(cè)的光電隔離器MOC3061，用來(lái)驅(qū)動(dòng)雙向可控硅并隔離控制回路和主回路。 MOC3061 是一片把過(guò)零檢測(cè)和光耦雙向可控硅集成在一起的芯片。其輸出端的額定電壓是 400V，最大重復(fù)浪涌電流為 ，最大電壓上升率 dv/dt 為 1000v/us,輸入輸出隔離電壓為 7500V，輸入控制電流為 15mA。 在圖 22 驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路中，當(dāng)單片機(jī)的 、 、 發(fā)出邏輯數(shù)字量為高電平時(shí)，經(jīng)過(guò)三極管放大后驅(qū)動(dòng)光耦合器的放光二極管， MOC3061 的輸入端導(dǎo)通，有大約 15mA 的電流輸入。當(dāng) MOC306 的輸出端 6 腳和 4 腳尖電壓稍稍過(guò)零時(shí)，光耦內(nèi)部雙向可控硅即可導(dǎo)通，提供一個(gè)觸發(fā)信號(hào)給外部晶閘管使其導(dǎo)通； 當(dāng) 、 、 為低電平時(shí)， MOC3061 截止，雙向可控硅始終處于截止?fàn)顟B(tài)。 驅(qū)動(dòng)電路有關(guān)元件的選擇 R25， C10 組成吸收電路，并接在雙向可控硅的兩極之間。吸收回路組成緩沖器。有了吸收回路，可控硅通斷過(guò)程中電源電壓的變化率受到 R25， C10 的限制。 R25 可以抑制雙向可控硅通斷時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流。 R25 和 C10 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式選，一般 C10 取 ~， R25 取幾歐到幾十歐，本電路中 R25 取 39 歐， C10武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 7 取 uF。 R27 為限流電阻，用來(lái)限制 MOC3061 的輸出驅(qū)動(dòng)電流， 其數(shù)值為電源電壓峰值除以雙向可控硅的允許重復(fù)電流。在本電路中 R27 取 300 歐。 R26：由于 MOC3061在輸出關(guān)斷狀態(tài)下也有小于或等于 500mA的輸出電流，所以加入 R26 分流消除這個(gè)電流對(duì)雙向可控硅的影響，以防止雙向可控硅誤觸發(fā)，提高了系統(tǒng)的可靠性。 在此電路中可以看出單片機(jī)的輸出通道采用了 MOC3061進(jìn)行驅(qū)動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）控制簡(jiǎn)單?？捎?SETB 或 CLR 指令直接控制 、 、 以控制加熱電阻的工作與否。 （ 2） MOC3061 由于采用了過(guò)零觸發(fā)電路大大簡(jiǎn)化了雙向可控硅的 觸發(fā)電路，把 SCR 一向控制變?yōu)閷?shí)用的數(shù)字脈沖控制。 （ 3） MOC3061 與雙向可控硅實(shí)際組成了一個(gè)固態(tài)繼電器，實(shí)現(xiàn)了無(wú)觸電控制。 （ 4）輸出通道實(shí)現(xiàn)了光電隔離，防止了射電干擾。 （ 5）輸出通道用 、 、 口直接控制雙向可控硅，省去了的 D/A轉(zhuǎn)換電路，簡(jiǎn)化了
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