造纸原料蒸煮过程温度微机控制系统

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1、目录1前言12总体方案设计23系统硬件设计33.1电源模块33.2温度检测与变送43.3AD/DA转换器53.4隔离输出电路53.5显示电路64主要芯片资料74.1MSP430单片机介绍74.2INA115仪用运放介绍94.3ISO1002隔离放大器介绍95总结体会116致谢127参考文献13附录1：硬件电路原理图14附录2：部分程序151前言蒸煮过程是制浆造纸生产中的关键工序之一，对于整个造纸生产过程中纸浆得率和纸的质量有很大影响。它要求根据原料的特点、纸浆的质量和生产设备的实际情况制定出合理的蒸煮工艺，确定装球量、用碱量、蒸煮温度和压力。造纸厂蒸煮车间有五个蒸球，依靠调节其进气量以达

2、到控制蒸球工作压力和温度，调节喷料阀控制装料量。人工控制准确性和实时性差，浪费能源。因此需要用微机控制技术实现该过程的自动控制。本设计利用铂热电阻来检测温度，铂热电阻输出一个电压信号，经过后级信号处理电路处理，再经过A/D转换，实现模拟的温度转化为数字量的过程。单片机通过数据处理，再控制D/A转换器输出，D/A转换的输出电压经隔离放大器放大后控制电动调节阀，从而调整蒸球的进气量，从而实现实际工作温度严格按照给定的温度曲线工作。2总体方案设计本设计的造纸原料蒸煮过程温度微机控制系统装置，通过铂热电阻来检测温度，铂热电阻输出电压信号，经过后级信号处理电路处理后，最后经过AD转换，实现模拟的温

3、度转化为数字量的过程。单片机通过数据处理，再控制DA转换器输出，DA转换的输出电压经隔离放大器放大后控制电动调节阀，从而调整蒸球的进气量，从而实现实际工作温度严格按照给定的温度曲线工作。本设计的电路结构比较简单，使用元件相对较少，使其制作成本大大降低，经济实用，具有较高的性价比。图2.1即为造纸原料蒸煮过程温度微机控制系统的方案框图，其主要组成电路为：电源电路、温度变送器、AD转化电路、显示器电路、DA转化电路、隔离放大器组成。电源电路采用7805、7905稳压器实现，温度变送器采用铂热电阻和INA115实现温度变送功能，AD和DA转换电路由MSP430片内AD、DA实现，从而也降低了成

4、本，隔离放大器采用ISO1002实现隔离放大。MSP430单片机温度变送器#1温度变送器#5单片机内部8通道AD转换器单片机内部8通道DA转换器隔离放大器#1隔离放大器#2电动调节阀#1电动调节阀#2蒸球#1蒸球#55LGM12864液晶显示图2.1系统原理框图3系统硬件设计3.1电源模块稳定的电源是各种电子电路的动力源，被人誉为电路的心脏。众所皆知，所有用电设备，包括电子仪表、家用电器等对供电电压都有一定的要求。该设计的电源电路主要包括两个部分：电源变压器和三端稳压管。电源模块设计的基本思想是：采用AC220V／AC9V的降压变压器得到一个交流的9V电压，然后经过单相桥式整流电路把交流

5、电流变成直流电流，再经过滤波电容滤波之后，接到三端稳压管7805，输出即为稳定的直流5V电压。虽然整流滤波电路能将正弦波变换成较为平滑的直流电压，但是一方面由于电压平均值取决于变压器副边电压有效值，所以当电网电压波动时，输出电压平均值将随之产生相应的波动；另一方面由于整流滤波电路内阻的存在，当负载变化时，内阻上的电压将发生变化，于是输出电压平均值也随之产生相应的变化。因此，整流滤波电路输出电压会随着电网电压的波动而波动，随着负载电阻的变化而变化。为了获得良好的直流电压，必须采取稳压措施。即在电源电路中加入了三端集成稳压器LM7805进行稳压。   三端稳压管是指只有三条引脚输出的集成电路

6、，用78系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。一般三端集成稳压电路的最小输入／输出电压差约为2V，否则不能输出稳定的电压。一般应使电压差保持在4～5V，即经变压器变压，晶闸管整流，电容器滤波后的电压应比稳压值高一些。因电路需要的电压为5V，而经变压器及整流装置输出的电压为9V左右，故该设计选用IC7805型三端稳压管，输出8V的稳定电压。   具体的电源模块及三端稳压管连接图如图3.1所示。图3.1电源电路3.2温度检测与变送(1)测温电路采用K型热电偶。K型即镍铬－镍硅热电偶，它是一种能测量较高温度

7、的廉价热电偶。由于这种合金具有较好的高温抗氧化性，可适用于氧化性或中性介质中。它可长期测量1000度的高温，短期可测到1200度。它比S型热偶要便宜很多，它的重复性很好，产生的热电势大，因而灵敏度很高，而且它的线性很好。(2)放大电路采用INA115仪用放大器，如图3.2所示。作为热电偶放大器必须满足一些特殊要求，通常采用的K型热电偶的灵敏度为40.6μ℃，而电路的输出一般要求为2.5mV／℃，因此，要选用额定增益为60的精密放大器