【文章內(nèi)容簡介】 S?SWPBS?SWPBS?SWPBS?SWPBS?SWPBS?SWPB12345678JP?8 HEADER12456U?A74ALS20R?RES2R?RES2R?RES2R?RES2VCC河北科技師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)8R/Ω 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200U/V 鉑熱電阻是電阻體采用鉑金屬、具有正的溫度系數(shù)的一種電阻，廣泛用作穩(wěn)定溫度系數(shù)的電阻以及溫度傳感器。鉑熱電阻的端子有不同的聯(lián)結(jié)方式，如圖 23 既 2 線式，3線式和 4 線式。它雖是一種阻值隨溫度改變的溫度傳感器，但實(shí)際上使用時(shí)要把引線電阻記算在內(nèi)。因此 2 線式適用于傳感器在印制板上。 圖 23 鉑電阻接線（a）2 接線 （b）3 接線 （c）4 接線測量鉑熱電阻的阻值大致有二種方法即恒壓法和恒流法 [4]。恒壓法就是加在鉑熱電阻兩端電壓保持恒定，測量電流變化的方法。若有恒壓源（標(biāo)準(zhǔn)電池），恒壓法的電路就非常簡單，另外，組成橋就可進(jìn)行溫漂補(bǔ)償，因此，這種方法被廣泛使用。但電流與鉑熱電阻的阻值變化成反比，用于很寬的溫測范圍，進(jìn)行線性時(shí)要特別注意。恒流法就是流經(jīng)鉑熱電阻的電流保持恒定，測量其兩端電壓的方法。對(duì)于恒流法，電流與鉑熱電阻的阻值變化成正比，因此，線性化簡便，但要獲得準(zhǔn)確的恒流源電路比較復(fù)雜，經(jīng)過反復(fù)比較本次設(shè)計(jì)采用恒壓法。 控制電路設(shè)計(jì)控制部分設(shè)計(jì)是本文介紹的重點(diǎn)。在設(shè)計(jì)中我們采用了雙向可控硅代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制，采用可控硅的好處是：（1）與傳統(tǒng)繼電器調(diào)溫方法相比可控硅調(diào)溫更適合通斷頻繁的情況。（2）不存在觸點(diǎn)不良問題，可以保證通斷質(zhì)量，從而保證控制調(diào)節(jié)質(zhì)量。（3）與數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合可以進(jìn)一步提高控制精度和穩(wěn)定性。（4）通斷速度快，適用于控制精度高的場合。利用交流電整流后每周期存在兩次零點(diǎn)電壓在半波零點(diǎn)關(guān)斷雙向可控硅，并且產(chǎn)生同步脈沖信號(hào)觸發(fā)單片機(jī)中斷，單片機(jī)一此脈沖為計(jì)時(shí)基準(zhǔn)輸出可控硅觸發(fā)脈沖從而控制可控硅在每半個(gè)周期的導(dǎo)通角，進(jìn)而調(diào)節(jié)加熱制冷器的平均電壓，達(dá)到調(diào)節(jié)加熱制冷功率控制溫度的目的。采用這種控制方法由于控制的是可控硅在電網(wǎng)電壓每半個(gè)周期的導(dǎo)通角，對(duì)當(dāng)前我河北科技師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)9，輸出加穩(wěn)壓電容后加給負(fù)載的電壓比較穩(wěn)定，從而控制輸出穩(wěn)定時(shí)，負(fù)載的功率便可以很好的穩(wěn)定在輸出值左右。 導(dǎo)通角控制 采集同步輸入和相位信號(hào),由單片機(jī)捕捉同步信號(hào)的上升沿,軟件濾波,消除干擾以及同步正弦信號(hào)的畸變,得到正弦信號(hào)的真實(shí)過零點(diǎn),作為控制可控硅的同步信號(hào),同時(shí)單片機(jī)檢測各反饋量,計(jì)算各反饋值,由不同的控制算法求取控制角，同步脈沖產(chǎn)生電路如圖24所示，同步脈沖產(chǎn)生原理如圖25所示，當(dāng)交流電半波到零點(diǎn)時(shí)可控硅關(guān)斷，當(dāng)電源電壓在零點(diǎn)附近電壓低于三極管觸發(fā)電壓時(shí)三極管關(guān)斷，此時(shí)由于/INT1電壓等于VCC，當(dāng)電源電壓高于三極管的觸發(fā)電壓時(shí)，三極管導(dǎo)通，/INT1管腳電壓為地端電壓，/INT1管腳得到下降沿脈沖，從而觸發(fā)中斷，開始延時(shí)，延時(shí)時(shí)間到，單片機(jī)輸出信號(hào)令可控硅導(dǎo)通，通過改變延時(shí)時(shí)間可以改變可控硅導(dǎo)通角度，從而達(dá)到控制負(fù)載輸出功率的目的 [5]。 調(diào)壓原理把雙向晶閘管串聯(lián)在交流電路中通過對(duì)晶閘管的控制就可以控制交流電力。這種電路不改變交流電的頻率，稱為交流電力控制電路。在每半個(gè)周波內(nèi)通過對(duì)晶閘管開通相位的控制，可以方便的調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值，這種電路稱為交流調(diào)壓電路。本系統(tǒng)采用同步脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生電網(wǎng)過零同步脈沖，單片機(jī)采集接收脈沖信號(hào)做為可控硅觸發(fā)信號(hào)基準(zhǔn)，通過計(jì)算確定可控硅觸發(fā)時(shí)間，從而調(diào)節(jié)加在元器件上的平均電壓 [6]。采樣控制理論中有這樣一個(gè)重要理論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。本系統(tǒng)中利用控制可控硅導(dǎo)通角的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，既是基于此理論。圖24中用全波整流得到電網(wǎng)過零同步信號(hào)，其周期為10ms。在t1 時(shí)刻單片機(jī)收到同步信號(hào)之后，對(duì)T1計(jì)數(shù)器賦初值并啟動(dòng)T1計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，T1計(jì)時(shí)器初值的確定是根據(jù)采集溫度值設(shè)置溫度值經(jīng)PID運(yùn)算之后查表得出。具體方法是根據(jù)加熱器、制冷器的功率以及系統(tǒng)控制精度和采樣控制理論計(jì)算出在控制誤差允許范圍內(nèi)，加熱器制冷器的功率細(xì)分?jǐn)?shù)目，然后用正弦波半波面積除以細(xì)分?jǐn)?shù)，以得到細(xì)分功率后每份對(duì)應(yīng)的面積。然后計(jì)算出對(duì)應(yīng)的角度。由于雙向可控硅最終要由單片機(jī)來控制,這就要求單片機(jī)計(jì)算出每控制1度角所對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù),即當(dāng)量值。簡便方法是利用單片機(jī)內(nèi)部資源,外部中斷INT1和定時(shí)器T1來接河北科技師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)10收同步脈沖信號(hào),T1則進(jìn)行內(nèi)部計(jì)數(shù)即定時(shí)方式。首先選擇晶振,交流電每半波占用的時(shí),而定時(shí)器的最大計(jì)數(shù)2 16=65536,則計(jì)數(shù)脈沖頻率fmax==于計(jì)數(shù)脈沖由晶振通過內(nèi)部分頻電路獲得,所以理論上晶振fose=12=。從實(shí)際應(yīng)用考慮,本系統(tǒng)晶振選用6M,定時(shí)器T1模式選擇方式1。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)同步脈沖下降沿到來時(shí),令TR1=1,啟動(dòng)定時(shí)器T1,，同步脈沖發(fā)生器的電源電壓為12V，根據(jù)沖量與電壓與時(shí)間乘積成正比的原理可知從0V到：，我們根據(jù)需要把電壓半波按面積相等分為100份，故后者可以忽略不計(jì)，這樣根據(jù)公式： （5）???Xd算出各份對(duì)應(yīng)的度數(shù)X,又T1計(jì)數(shù)器每2微秒計(jì)數(shù)加一，電源正弦波每度對(duì)應(yīng)時(shí)間為：106 S （6）這樣可計(jì)算n份對(duì)應(yīng)的時(shí)間初值為：TC=10 6xn （7）將計(jì)算結(jié)果按從小到大是順序制成表以被程序中查取T1計(jì)時(shí)器初值。T1計(jì)滿產(chǎn)生中斷在T1中斷程序中根據(jù)加熱或，以觸發(fā)可控硅導(dǎo)通；在下次同步脈沖負(fù)邊沿引起/INT1中斷時(shí)，在/，以關(guān)斷可控硅，從而實(shí)現(xiàn)可控硅導(dǎo)通角的控制，進(jìn)而控制加熱制冷的功率以實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。要求更高的控制精度時(shí)可以將電壓半波細(xì)分，需相應(yīng)提高檢測電路的檢測精度才能實(shí)現(xiàn)更精密的控制。1234220v 12V2K2KVCCINT1圖 24 同步脈沖產(chǎn)生電路河北科技師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)11t 1延時(shí)觸發(fā)脈沖開啟關(guān)閉同步脈沖導(dǎo)通 關(guān)斷圖 25 可控硅導(dǎo)通角控制圖 26 控制輸出電路 可控硅 雙向可控硅（TRIAC）相當(dāng)于兩只單向可控硅反向并聯(lián)組成的，但是它與單向可控硅有兩點(diǎn)明顯的區(qū)別：一是控制極所加的觸發(fā)信號(hào)不管是正是負(fù)都可使雙向晶閘管導(dǎo)通，二是雙向可控硅在觸發(fā)之后是雙向?qū)ǖ摹ｋp向可控硅觸發(fā)后電流可以在TT2極間雙向流動(dòng),所以一般用在交流控制電路。跟單向可控硅一樣,雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通后,控制極G上的電壓失去作用。只有當(dāng)TT2間電壓(電流)降低到不足以維持導(dǎo)通,或TT2間電壓改變方向時(shí),又恰好沒有觸發(fā)電壓,可控硅才阻斷 [7]。雙向可控硅的觸發(fā)電路多種多樣,圖26中利用一片光耦MOC3041構(gòu)成可控硅觸發(fā)電路是應(yīng)用最為典型的觸發(fā)電路之一，當(dāng)，控制級(jí)G失去控制作用，只有當(dāng)主電路電壓過零點(diǎn)時(shí)可控硅關(guān)斷。根據(jù)控制系統(tǒng)通斷頻繁、加熱制冷器件用交流電網(wǎng)電源，以及簡化控制電路的要求 MOC3041 103 TRIAC 39 R? 330 51 200 NOT VCC 161。171。