文档介绍：水温控制系统
摘要:
本水温控制系统采用PT100高精度热电阻温度传感器,经调理电路转化为电压信号送LPC2378(ARM7)处理器进行处理,。控制系统为仿人智能PID算法,实现了温度调节的快速性和稳定性,温控超调量小,稳态调节时间短。控制输出采用脉冲移相触发可控硅来调节加热管的功率,采用固态继电器控制水泵及半导体制冷片的液冷系统实现快速降温。可以实现在10-70的范围内对水温的动态调节。
关键字:PT100,PID控制,可控硅
设计题目及要求:
(1)可键盘设定控制温度值,并能用液晶显示,℃
(2)可以测量并显示水的实际温度。℃内;
(3)水温控制系统应具有全量程(10℃—70℃)内的升温、降温功能(降温可用半导体制冷片、升温用800W以内的电加热器);
(4)在全量程内任意设定一个温度值(例如起始温度+15℃内),控制系统可以实现该给定温度的恒值自动控制。控制的最大动态误差≤±4℃,静态误差≤±1℃,系统达到稳态的时间≤15min(最少两个波动周期)。
(5)当设定温度突变(温度变化+20℃)时,控制的最大动态误差≤±2℃,系统达到稳态的时间≤8min(最少两个波动周期);
(6)温度控制的静态误差≤±℃(在最小稳态时间内);
(7)在设定温度发生突变(温度变化±20℃)时,用液晶屏显示水温随时间变化的实时曲线(最少显示两个波动周期);
一、系统方案:
1方案论证与比较:
1)测量部分:
方案1:
采用AD590集成电流输出型两端温度传感器,在被测温度一定时,相当于一个恒流源。具有良好的测量精度和线性度。但AD590的线性电流输出为1uA/K,很容易受环境干扰及运放温漂的影响。使温度的测量精度降低。
方案2:
采用DS18B20即总线的温度测量器件,具有体积小,线路简单的特点。但测量精度低,不易满足题目中的扩展要求。
方案3:
采用PT100热电阻。铂电阻是用很细的铂丝(~)绕在云母支架上制成,是国际公认的高精度测温标准传感器。因为铂电阻在氧化性介质中,甚至高温下其物理、化学性质都非常稳定,因此它具有精度高、稳定性好、性能可靠的特点。因此铂电阻在中温(-200~650℃)范围内得到广泛应用。
选用方案3,PT100的灵敏度很高,精度高、稳定性好、性能可靠,/℃,结合桥式测温电路,及AD采样中的软件滤波,实现了高精度,高灵敏度的测温。
2)控制部分:
方案1:
采用DC-AC的交流继电器控制加热管的工作,加热管接通几个周期再断开几个周期来调节加在负载上的功率大小,即交流调功的方法。降温采用DC-DC直流继电器控制贴于器皿底部的半导体制冷片的工作,实现降温。
方案2:
采用双向可控硅构成的交流调压电路,在电网电压的每个周期都对加给负载的电压进行控制,实现电压的平稳调节,从而实现升温平稳。降温采用液冷的方式,用DC-AC固态继电器控制水泵循环水,制冷片为循环水降温。
选用方案2,处理器捕获交流电的上升及下降沿,控制移相触发脉冲,对负载的有效功率进行高精度的控制,有利于升温的平稳行,动态误差和静态误差水平都有显著的提高。降温控制时由液体的流动带走水的温度,同时采用半导体制冷