068基于虛擬儀器的電熱水器溫度控制系統(tǒng)—調(diào)壓方案(編輯修改稿)
2025-06-01 22:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 氣參數(shù)要求。溫度的測(cè)量和控制主要取決于溫度測(cè)量精度，因此，為了保證精度，從硬件采用了三個(gè)方面的措施：（1） 測(cè)量中傳感器的連接采用三線制方法。（2） 選用高精度低漂移運(yùn)算放大器OP07構(gòu)成運(yùn)算放大電路。（3） 測(cè)量電路采用恒流源供電。r1，r 2，r 3即為引線電阻。 溫度信號(hào)調(diào)理電路 溫度控制電路本系統(tǒng)溫度控制電路的硬件電路主要由隔離光耦、觸發(fā)器及晶閘管等單元構(gòu)成。本設(shè)計(jì)選擇的是調(diào)壓方案。把兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，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。 。加在控制極G上的觸發(fā)脈沖的大小或時(shí)間改變時(shí)，就能改變其導(dǎo)通電流的大小。，在交流電源U1的的正半周和負(fù)半周，分別對(duì)VT1和VT2的開通角α進(jìn)行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。在本設(shè)計(jì)中可以通過式（）把導(dǎo)通角α轉(zhuǎn)換成控制時(shí)間T1，式（）中，U0 為PID運(yùn)算輸出的電壓值，Um為PID輸出的最大值。 （） 調(diào)壓方案電路圖 調(diào)壓方案波形圖為了讓用戶在使用時(shí)不必?fù)?dān)心由于外電路原因或誤操作引發(fā)計(jì)算機(jī)部件和采集卡的燒壞，通常需要在采集卡和強(qiáng)電設(shè)備之間設(shè)置電隔離，這里選用MOC3041。，其中RL為電阻絲，MOC3041為光耦，Z0409MF為可控硅，數(shù)據(jù)采集卡為NI公司的PCI6221數(shù)據(jù)采集卡，DGND為數(shù)據(jù)采集卡的接地端。 溫度控制電路過零檢測(cè)電路的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)當(dāng)50HZ的交流電壓通過零點(diǎn)時(shí)取出其脈沖。本設(shè)計(jì)采用2個(gè)光電耦合實(shí)現(xiàn)過零控制。在導(dǎo)通期間V0端輸出低電平，只有在交流電源過零的瞬間，2個(gè)二極管均截止，V0端輸出高電平，因此V0端得到周期為10ms的脈沖信號(hào)。 過零檢測(cè)電路 數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡的主要功能是向被測(cè)電路和元器件傳送所需的數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)，同時(shí)又接收并處理來自被檢對(duì)象的狀態(tài)信號(hào)。此外，它還完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)。本系統(tǒng)在綜合考慮各方面技術(shù)指標(biāo)的情況下，選用NI公司的PCI6221型數(shù)據(jù)采集卡作為系統(tǒng)硬件的核心部分。PCI6221型數(shù)據(jù)采集卡支持單極性和雙極性兩種模擬信號(hào)的輸入，信號(hào)輸入范圍分別為10V—+10V和0V—20V。它提供16路16位的模擬輸入通道；2路16位的模擬輸出通道；24線的TTL型數(shù)字I/O及32位定時(shí)計(jì)數(shù)器等多種功能。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要有兩大模塊組成：溫度信號(hào)采集模塊、PID控制模塊。在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。本文也采用PID控制。在模擬控制系統(tǒng)中，PID算法的表達(dá)式如式（42）所示： （22）由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣
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