基于模糊控制的低辐射恒温电热毯的研制

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1、基于模糊控制的低辐射恒温电热毯的研制彭希君，杨瑞峰（中北大学信息与通信工程学院电子工程系，山西太原030051）摘要：介绍了恒温电热毯的硬件及其模糊控制系统，提出了过零触发技术，使得在调节温度过程中产生的高次谐波大为减少。模糊控制系统以温度偏差及其变化量为输入，加热功率为输出，通过模糊控制算法，达到电热毯温度自动调节的目的。关键词：模糊控制；过零触发；低辐射；电热毯中图分类号：TP273.4文献标识码：ADesignofLower-RadiationandConstantTemperatureElectricCarpetBasedonFuzzyControlPEN

2、GXi-jun，YANGRui-fengAbstract：Thehardwareanditsfuzzycontrolsystemofconstanttemperatureelectriccarpetareintroduced.Torejecthigherharmonicproducedinprocessoftemperatureadjusting,azero-crossingtriggeringtechnicisputforward.Infuzzycontrolsystem,theinputsignalsaretemperatureerroranditschang

3、erate,andheatingpowerisoutputsignal.Throughfuzzycontrolalgorithm,thepurposeofautomaticadjustmentoftemperatureisachieved.Keywords：fuzzycontrol；zero-crossingtriggering；lower-radiation；electriccarpet0前言目前市场上大多数电热毯都是直热式，即没有进行温度恒定控制，导致一些难免的敝端：①怱热怱冷，人体会感到不舒服；②容易引发火灾；③存在电能浪费的现象。本项目就是针对这些问题进行

4、研究改进，引入了模糊控制技术，模糊控制比传统的PID[1]等控制方法，在强时变、大时滞、非线性系统中的控制效果有着明显优势，并结合单片机实现温度恒定控制，使电热毯的智能化得以很大的提高。1硬件电路设计整个硬件电路主要由市电同步脉冲发生器、温度检测、89C2051、数码显示、可控硅控制电路组成，如图1所示。按钮S1来实现温度的设定，通过按S1来循环加减温度值，简化了键盘输入结构，并通过软件来识别S1是否被连续按着，从而产生两种不同的循环速度方便使用，两数码管显示设定的温度。对可控硅的控制采用了过零触发技术，与控制其导通角来实现调压相比，高次谐波大大减少，使人体避免了

5、受强电磁辐射的危害。+5VR1+5V1M83U1AC1110uF2U5D1LM358+5VU37_LEDR2IN414816121VDDaa～220V10k4R45132Abb10k6143Bcc9154CddC21015DeeC3726LEff30pCR130p1137jggU2+5V84GNDh+i120RST/VPPVCC12M219MC144958RXD/P3.0P1.7+5V318U6TXD/P3.1P1.6S1417+5VU47_LEDXTAL2P1.551616121XTAL1P1.4VDDaa6155132INT0/P3.2P1.3AbbSW-PB

6、7146143R5INT1/P3.3P1.2Bcc8139154T0/P3.4AIN1/P1.1Cdd912101510kT1/P3.5AIN0/P1.0Dee1011726R8GNDP3.7LEffR61137jgg75k89C205184100kGNDh+iU1BMC144958R35+5V7电热毯10k6R720kLM358Q1TM1NPN1Q2TRIAC～220VR9THERMISTOR510C4104图1硬件电路图1.1同步脉冲发生器和输出控制为了使单片机的输出控制信号能使可控硅过零触发，这里需要一个与市电同步的信号给单片机。运放U1A作为电压比较器用，

7、让市电与零电平比较，使输出的方波与市电同步，经INT0中断送入单片机，结合模糊控制算法来确定输出触发信号的占空比，信号的波形处理过程如图2所示。市电同步信号控制输出负载电压图2信号处理过程图单片机通过P3.5输出可调占空比信号，经Q1扩流驱动双向可控硅，Q2的驱动电流约需10mA，通过控制Q2导通时经过的正弦波周期数和截止时周期数的比列来实现电热毯温度的调节。1.2温度检测温度传感器采用热敏电阻，温度检测有很多电路，这里采用的是把热敏电阻阻值直接转换为频率来测量，这样可使电路简单化，并利用了双运放LM358的另一只运放实现R/F转[2][3]换，和其它测温电路相比

8、，成本更低