单片机恒温调控及其PROTEUS仿真(适合电气B方向)文献综述
2020-04-07 16:08:57
目前温度检测与自动调节技术在生产、生活中可应用的领域非常多,大到工矿企业生产线的环境温度监控,小到一般居室的室内温度检测与调节控制。这些不同的应用形式在温度检测方式、精度要求、信息传输,控制方式等方面存在着诸多的不同,但系统的基本设计思想大致相同,均是按照温度数据采集、数据传输、数据分析、温度调节控制的基本工作顺序来规划的。本文就是在这种思路引导下,提出了一种以智能数字温度传感器和单片机AT89C52为基础,可在室内场所(如居室、办公室、小型仓库)使用的多点温度检测与自动调节系统设计方案。
下面就简要的讨论一下温度测控技术的发展与现状。
近年来,温度的检测在理论上发展比较成熟,但在实际测量和控制中,如何保证快速实时地对温度进行采样,确保数据的正确传输,并能对所测温度场进行较精确的控制,仍然是目前需要解决的问题。温度测控技术包括温度测量技术和温度控制技术两个方面。
在温度的测量技术中,接触式测温发展较早,这种测量方法的优点是:简单、可靠、低廉、测量精度较高,一般能够测得真实温度;但由于检测元件热惯性的影响,响应间较长,对热容量小的物体难以实现精确的测量,并且该方法不适宜于对腐蚀性介质测温,不能用于超高温测量,难于测量运动物体的温度。另外的非接触式测温方法是通过对辐射能量的检测来实现温度测量的方法,其优点是:不破坏被测温场,可以测量热容量小的物体,适于测量运动物体的温度,还可以测量区域的温度分布,响应速度较快。但也存在测量误差较大,仪表指示值一般仅代表物体表观温度,测温装置结构复杂,价格昂贵等缺点。因此,在实际的温度测量中,要根据具体的测量对象选择合适的测量方法,在满足测量精度要求的前提下尽量减少投入。
温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类:动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标,如在发酵过程控制,化工生产中的化学反应温度控制,冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等;恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在某一给定数值上,且要求其波动幅度(即稳态误差)不能超过某允许值。本文所讨论的基于单片机的温度控制系统就是要实现对温控箱的恒值温度控制要求,故以下仅对恒值温度控制进行讨论。
从工业控制器的发展过程来看,温度控制技术大致可分以下几种:
1 定值开关控温法
所谓定值开关控温法,就是通过硬件电路或软件计算判别当前温度值与设定目标温度值之间的关系,进而对系统加热装置(或冷却装置)进行通断控制。若当前温度值比设定温度值高,则关断加热器,或者开动制冷装置;若当前温度值比设定温度值低,则开启加热器并同时关断制冷器。这种开关控温方法比较简单,在没有计算机参与的情况下,用很简单的模拟电路就能够实现。目前,采用这种控制方法的温度控制器在我国许多工厂的老式工业电炉中仍被使用。由于这种控制方式是当系统温度上升至设定点时关断电源,当系统温度下降至设定点时开通电源,因而无法克服温度变化过程的滞后性,致使被控对象温度波动较大,控制精度低,完全不适用于高精度的温度控制。
2 PID线性控温法