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上海博迅医疗生物仪器股份有限公司电热鼓风干燥箱温度控制系统的设计

[导读]介绍了一种上海博迅医疗生物仪器股份有限公司新型电热鼓风干燥箱温度控制系统的设计方法, 包括硬件设计和软件设计两部分。该系统以单片机AT89S52为核心, 采用PID控制算法, 能够实现对温控箱的温度进行检测、控制和显示, 具有误差小和可扩展性强等特点, 应用前景广泛。

绍了一种新型电热鼓风干燥箱温度控制系统的设计方法, 包括硬件设计和软件设计两部分。该系统以单片机AT89S52为核心, 采用PID控制算法, 能够实现对温控箱的温度进行检测、控制和显示, 具有误差小和可扩展性强等特点, 应用前景广泛。

 

 

电热鼓风干燥箱广泛地应用于农业生产各领域 (如植物培养、育种试验、细菌霉菌及微生物的保存、水体分析的BOD测定等) , 也可应用于工矿企业、化验室、科研单位等进行干燥、烘焙熔腊与灭菌[1]操作。当前, 电热鼓风干燥箱普遍存在箱内温度不稳定、波动大、忽高忽低、价格高以及可扩展性差等缺点。为此, 开发一种新型电热鼓风干燥箱温度控制系统, 以适应各行业尤其是现代农业和精细农业的需要, 显得尤为迫切。

1 系统总体设计

本系统以单片机AT89S52为核心, 通过采集鼓风干燥箱的温度数据进行处理, 并发出控制命令, 控制固态继电器进行加热, 形成一个完整的温度闭环控制系统。另外, 作为扩展功能, 可通过TCL/RS232接口与上位PC机进行通信, 辅以组态软件可开发上位机监控组态系统。系统的整体结构如图1所示。

温度控制系统包括温度采集放大、中央处理模块、加热单元、LCD数据显示、键盘输入和系统可扩展预留通信部分。

2 硬件设计

硬件设计包括温度采集与控制模块、中央处理模块、数据显示模块、键盘模块和RS-232通信模块。其中, 重点设计部分是温度采集及控制模块。

 

2.1 温度采集及控制模块

此模块主要完成温度参数的采集、放大、A/D转换及加热控制功能。电热鼓风干燥箱内胆温度经由传感器Pt100检测, 然后经过放大电路, 把温度信号转换成对应的电压信号;温度与电压成线性对应关系, 从而可以把对应电压信号送给A/D转换器, 把最终转换成数字信号交由单片机处理。同时, 此模块电路还具有加热控制功能, 即直接控制加热器的工作状态, 通过固态继电器直接控制加热丝的导电状态。此模块电路原理如图2所示。

温度采集通过Pt100与电阻组成电桥, 把温度转换成电压信号。因为铂电阻Pt100随温度呈线性变化, 所以通过测量桥路两端电压信号便能计算出温度值[2]。从前置放大电路输出的电压信号接到ADC0809 的A/D转换输入端口IN0, 由单片机去进行各种必要的处理。当温度在0~500℃间变化时, 电桥的输出电压为0~348.877mV;微弱电压信号经过14.331 7倍的放大, 把0~500℃的温度信号转换成0~5V的电压信号。

由于 Pt100在 0~500℃ 区间内电阻值为 100 ~ 280.98Ω, 按照串联分压规律, 计算其在不同温度时的输出电压, 公式为

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