电热炉温度控制设计

《电热炉温度控制设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、200804134012郑振自动化0801二○一一～二○一二学年第一学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：电炉温度控制系统班级：自动化2008级（1）班学号：200804134012姓名：郑振二○一一年十二月17/17200804134012郑振自动化0801设计题目:电炉温度控制系统设计要求:温度设定范围最高为600℃，设定值采用键盘输入，具有3位LED显示，控制温度误差为±3℃。采用双向晶闸管对电炉系统进行控制，采用16位A/D和8位单片机实现温度控制。设计内容：1设计电气原理图2写出详细设计过程3采用Smith预估算法，画出程序框图

2、设计方案:方案概览：结合本设计的要求和技术指标，通过对系统大致程序量的估计和系统工作速度的估计以及I/O口需求量的估计，考虑价格因素。选8051单片机作为系统的主要控制芯片，16位模数转换器ADC1143，采用镍铬/镍硅热电偶进行温度检测其测温范围为0-1000℃，8051对温度的控制是通过双向可控硅实现的。双向可控硅管和加热丝串接在交流220V、50Hz市电回路。在给定周期T内，8031只要改变可控硅管的接通时间即可改变加热丝的功率，以达到调节温度的目的。系统的工作原理：在温控系统中，需要将温度的变化转换为对应的电信号的变化，由于热电偶的结构简

3、单制造容易，测量范围广，在高温测量中有较高的精度，所以选用镍铬/镍硅热电偶做热电传感器，测温范围0℃-1000℃，最高可测量1300℃。满足0-600℃的要求。热电偶把测量的炉温温度信号转换成弱电压信号，经过信号放大电路，放大后的信号输人到A/D转换器(ADC1143)转换成数字信号输人主机(单片机8051)，并送往外接显示电路，主机对电炉温度和设定温度进行比较后如果越限，则软件触发用8051的P1口控制的输出控制脉冲，该控制脉冲与单稳态同步触发器输出的同步脉冲送人控制门(与非门)，门电路信号输人光偶管转换成电流信号，经过三级放大电路输人可控硅的

4、门极，可控硅导通由程序控制同步触发脉冲的来临时间，从而控制可控硅的通断时间，以达到对电炉加热丝温度的调节和功率的改变，实现对电炉的恒温和升温控制。工作流程：开始，先接通电源，然后将开关打到开的位置，六段数码管显示器就自动显17/17200804134012郑振自动化0801示出当前温度，并且显示出设置温度的缺省值000000。此时继电器不工作。按下F1按键，温度控制系统进入温度控制点的设制。此时，显示设置温度的数码管闪烁，可以通过键盘输入预设置的温度。当按下“确定”按键的时候，单片机就会根据所写入的程序，对系统进行控制。当设置的温度高于当前的温度

5、时，单片机通过可控硅控制极上触发脉冲控制加热电路连通。温度慢慢升高。当设置的温度低于当前的温度时，单片机通过可控硅控制极上触发脉冲控制加热电路断开。温度慢慢下降。通过温度芯片的反馈信息，使水的温度保持在设置温度上，从而达到自动控制温度的功能。总体结构图：系统的硬件电路有温度检测、信号放大、A/D转换、键盘接口、LED显示、单稳态触发电路、可控硅控制电路等部分组成，见统结构图。炉温采样点温度传感器滤波信号放大AD转换单片机系统（8031）双向可控硅光耦驱动过零脉冲提取计时电炉220V～LED显示键盘系统框图温度传感器的选择及基本工作原理测量温度的方

6、法分为两大类:一类是接触式的,即通过测温元件与被测物体的接触而感知物体的温度；另一类是非接触的,即通过接收被测物体发出的辐射热来判断温度。由于本系统测量的温度值在：0—600℃，所以最常用的最经济的方法是用热电偶来测量。热电偶出来的电压为mv级，所以必须放大后进入A/D电路。采用OP07运放组成低漂移高精度前置放大器，对几十微伏变化信号测量比较精确，其放大倍数与RF3/RF2成正比，可根据需要设计。其中OP07的1、4、5端与RW1构成调零17/17200804134012郑振自动化0801电路。再接一级由运放741构成的放大器就可将毫伏级信号放

7、大到需要的幅度，741的输出送给后面的模数转换电路。放大电路选用的传感器的输出电压为0mv-43.2mv,根据ADC1143相关参数表，设定ADC1143的输入电压范围为0-10v，计算得应放大240倍，取OP07放大0倍，741放大24倍，取R4=150Ω,RF2=200Ω由运放原理知道：RF1=20×R4=3KΩRF3=24×RF2=4.8KΩ。模数转换电路该部分参考来自互联网的《16位AD转换器ADC1143及其与8031单片机的接口》一文。A/D转换电路选用ADC1143.特点：16位高分辨率转换时间：ADC1143J最大转换时间70AD

8、C1143K最大转换时间为100低功耗：Vs=±15V，最大功耗175mwVs=±12V，最大功耗150mw17/17200804134