Diseño de sistema automático de control de temperatura basado en microcontrolador. Informe de propuesta de tesis de graduación.
Los dispositivos de refrigeración termoeléctricos son especialmente adecuados para campos de control de temperatura con pequeñas cantidades de calor y espacio limitado. Cambiar la polaridad de la corriente CC aplicada al dispositivo puede convertir el enfriamiento en calentamiento, y la tasa de absorción o liberación de calor es proporcional a la magnitud de la corriente CC aplicada. La temperatura establecida del termostato Pe1tier se puede seleccionar arbitrariamente dentro de un amplio rango, ya sea por debajo o por encima de la temperatura ambiente.
En este sistema, seleccionamos el dispositivo de refrigeración semiconductor TES1-12739 producido por Tianjin Blue Sky Hi-Tech Power Co., Ltd., con un voltaje de diferencia de temperatura máximo de 14,7 V, una corriente de diferencia de temperatura máxima de 3,9A y una potencia de refrigeración máxima de 33,7W.
1.5 Otras partes
El sistema utiliza la pantalla digital fluorescente de vacío VFD producida por Samsung para mostrar la temperatura actual en tiempo real y observar el efecto de control. El teclado y la interfaz de comunicación en serie se utilizan para configurar la temperatura de control y ajustar los parámetros PID. El diagrama esquemático del circuito del sistema se muestra en la Figura 3.
2 Diseño del software del sistema
Cuando el sistema comienza a funcionar, el software de control del microcontrolador primero emite una instrucción de lectura de temperatura y toma una muestra del valor de temperatura actual T1 del objeto controlado a través de la temperatura digital. sensor DS18B20 y lo envía. La pantalla muestra tiempo real. Luego, el valor de medición de temperatura se compara con el valor establecido T y la diferencia se envía al controlador PID. Después del procesamiento, el controlador PID genera un cierto valor de cantidad de control, que DA convierte la señal de voltaje en una cantidad de voltaje analógica. Luego, la señal de voltaje pasa a través de un circuito de control de corriente grande para mejorar la capacidad de control de corriente y luego se carga en la refrigeración del semiconductor. Dispositivo para calentar o calentar el objeto de temperatura controlada. El calentamiento o el enfriamiento dependen del voltaje positivo o negativo aplicado al refrigerador. Si la diferencia entre el valor de medición de temperatura actual del objeto de control de temperatura y el valor establecido es positiva, se emite una señal de voltaje negativo y se carga un voltaje negativo. el refrigerador para controlar la temperatura del objeto de control de temperatura disminuye, por el contrario, el voltaje directo se carga en el refrigerador y la temperatura del objeto de control de temperatura aumenta. El proceso anterior: muestreo de temperatura - cálculo de la diferencia de temperatura - ajuste de PID - amplificación de señal y salida comienza una y otra vez Finalmente, la temperatura del objeto de control de temperatura se controla para que fluctúe hacia arriba y hacia abajo cerca del valor establecido. Los ciclos aumentan, la amplitud de la fluctuación disminuirá gradualmente hasta un cierto nivel. Pequeñas cantidades hasta que se cumplan los requisitos de control. Para acelerar el control, se agrega un programa de evaluación de diferencia de temperatura antes de ingresar al control PID. Cuando la diferencia de temperatura es mayor que el umbral establecido Δt, el sistema realiza calefacción o refrigeración a máxima potencia y no ingresa al enlace de control PID hasta que la diferencia de temperatura es menor que Δt. La Figura 4 es el diagrama de flujo del software del programa principal del sistema.
3 Conclusión
El sistema de control de temperatura de precisión basado en el control PID digital por microcontrolador diseñado en este artículo ha logrado buenos resultados de control en aplicaciones prácticas y la precisión del control de temperatura alcanza ±0,1 °C. . Después de 48 horas de prueba de funcionamiento continuo, el sistema funciona de manera estable, reduciendo efectivamente el coeficiente de temperatura del detector estándar de radiancia, de modo que el detector estándar de radiancia puede mantener su alta precisión en un entorno con grandes cambios de temperatura para lograr un detector basado en. Ha sentado las bases para la amplia aplicación de la calibración radiométrica de alta precisión.
El punto de innovación del autor de este artículo: basado en el sistema de control de temperatura PID original basado en PC, se diseñó un sistema de control de temperatura de precisión compuesto por una microcomputadora de un solo chip, un sensor de temperatura digital DS18B20 y un refrigerador semiconductor. . La aplicación de este sistema de control de temperatura proporciona condiciones favorables para la miniaturización e inteligencia del instrumento óptico de medición de radiación de alta precisión: el detector estándar de radiancia.