Diseño de sistema de control automático de temperatura basado en microcontrolador. Informe de propuesta de tesis de graduación

Los dispositivos de refrigeración termoeléctricos son particularmente adecuados para áreas de control de temperatura con pequeñas cantidades de calor y espacio limitado. Cambiar la polaridad de la corriente continua aplicada al dispositivo convierte el enfriamiento en calentamiento, y la tasa de absorción o liberación de calor es proporcional a la magnitud de la corriente directa aplicada. La temperatura establecida del termostato Pe1tier se puede seleccionar arbitrariamente dentro de un amplio rango, por debajo o por encima de la temperatura ambiente.

El dispositivo de refrigeración semiconductor TES 1-12739 seleccionado para este sistema es producido por Tianjin Blue Sky Hi-Tech Power Supply Co., Ltd., con un voltaje de diferencia de temperatura máximo de 14,7 V, una diferencia de temperatura máxima corriente de 3,9 A y una potencia de refrigeración máxima de 33,7 W

1,5 Otras piezas

El sistema utiliza la pantalla digital fluorescente de vacío VFD producida por Samsung para mostrar la temperatura actual en tiempo real para observar el efecto de control. El teclado y la interfaz de comunicación en serie se utilizan para configurar la temperatura de control y ajustar los parámetros PID. El diagrama esquemático del circuito del sistema se muestra en la Figura 3.

2 Diseño del software del sistema

Cuando el sistema comienza a funcionar, el software de control del microcontrolador emite una instrucción de lectura de temperatura y el sensor de temperatura digital DS18B20 muestrea el valor de temperatura actual T1 del control. objeto y lo envía a la pantalla de visualización para su visualización en tiempo real. Luego, el valor de temperatura medido se compara con el valor establecido t y la diferencia se envía al controlador PID. El controlador PID genera un cierto valor de cantidad de control después del procesamiento, que DA convierte en una cantidad de voltaje analógico. La señal de voltaje se carga en el dispositivo de refrigeración semiconductor después de pasar a través del circuito de accionamiento de alta corriente para mejorar la capacidad de accionamiento de corriente, calentando o enfriando así el objeto con temperatura controlada. El calentamiento o enfriamiento depende del voltaje positivo o negativo aplicado al refrigerador. Si la diferencia entre el valor de medición de temperatura actual del objeto de control de temperatura y el valor establecido es positiva, se emite una señal de voltaje negativo. Cuando el refrigerador se carga con voltaje negativo, la temperatura del objeto de control de temperatura disminuye. Por el contrario, cuando se aplica voltaje CC al refrigerador, la temperatura del objeto con temperatura controlada aumenta. Repita el proceso anterior: muestreo de temperatura - cálculo de diferencia de temperatura - ajuste PID - salida de amplificación de señal y, finalmente, controle la temperatura del objeto de control de temperatura para que fluctúe hacia arriba y hacia abajo cerca del valor establecido. A medida que aumenta el número de ciclos, la amplitud de la fluctuación disminuirá gradualmente hasta llegar a un nivel muy pequeño hasta que se cumplan los requisitos de control. Para acelerar la velocidad de control, se agrega un programa de evaluación de diferencia de temperatura antes de ingresar al control PID. Cuando la diferencia de temperatura es mayor que el umbral establecido δt, el sistema realiza calentamiento o enfriamiento a máxima potencia y no ingresa al enlace de control PID hasta que la diferencia de temperatura es menor que δt. La Figura 4 es el diagrama de flujo del software principal del sistema. programa.

3 Conclusión

El sistema de control de temperatura de precisión basado en el control PID digital de un solo chip diseñado en este artículo ha logrado buenos resultados de control en aplicaciones prácticas y la precisión del control de temperatura alcanza 0,65438 ± 0 ℃. Después de 48 horas de funcionamiento continuo, el sistema funciona de manera estable, reduciendo efectivamente el coeficiente de temperatura del detector estándar de radiancia, de modo que el detector aún puede mantener una alta precisión en un entorno con grandes cambios de temperatura. Aplicación de calibración radiométrica de alta precisión.

Innovación del autor: basado en el sistema de control de temperatura PID original basado en PC, se diseña un sistema de control de temperatura de precisión, que consta de una microcomputadora de un solo chip, un sensor de temperatura digital DS18B20 y un refrigerador semiconductor. La aplicación de este sistema de control de temperatura proporciona condiciones favorables para la miniaturización e inteligencia del instrumento óptico de medición de radiación de alta precisión: el detector estándar de radiancia.