恒温炉控制器

       此恒温炉主要由液化气提供热源，热效率高，且取暖费用低廉。人工预设加热温度值后，控制器能准确地把温度控制在设定值的±1℃，现场使用方便。其主要性能指标为：温度可调范围在10～50℃之间；温度精度可到0.25℃；当环境中的氧含量低于某一值时，控制电路自动关闭加热炉，等待人工处理。

       1、硬件设计
       该控制器是以89Ｃ51为控制核心，以电磁阀为驱动部件，以及温度采样、热电偶信号采样、显示等电路组成。                                                  
       89Ｃ51单片机，其指令系统与ＭＣＳ-51*兼容，且片内带有4ＫＢ的Ｅ2ＰＲＯＭ，可以方便地构成一个zui小系统。采样10位数字温度传感器，经ＣＰＵ处理后，实时地显示在液晶屏上，热电偶电路时刻监视着是否有异常情况出现。
       （1）数字温度采样电路
       本系统中使用ＡＤ公司的产品ＡＤ7416，它由带隙温度传感器、10倍Ａ/Ｄ转换器、温度寄存器、可设点比较器、故障排队计数器等组成。传感器将温度转换成电压，将由Ａ/Ｄ转换器转换成10位数字量送温度值寄存器。Ａ/Ｄ转换器的一次转换时约为400μｓ，精度可达0 25。
       ＡＤ7416的接口方式为Ｉ2Ｃ/ＳＭＢＵＳ，温度测量范围为-55～125℃之间，有节电工作方式，可用于电池供电。ＡＤ7416的地址由Ａ0、Ａ1、Ａ2决定，地址格式为：1001Ａ2Ａ1Ａ0Ｒ/Ｗ，zui大可并联8片，本系统中只用了一片ＡＤ7416，连线方式如图5.3.3所示。因温度的惯性系数较大，可采用简便有效的移动平均值法、中值法、低通滤波法等进行软件滤波。实时采样和计算平均值，以平均值作为实际温度采样值。采样次数为8～16次。由于采用了数字温度传感器，*打破了传统的设计模式，简化了设计方案，提高了系统的可靠性，方便地实现了标度变换。
      
       （2）其他外围驱动电路
       其功能主要是把Ｐ1口输出的信号接入7407，由7407驱动固态继电器的输入端，继电器的输出端驱动两个电磁阀和一个电子脉冲打火器。
       为了控制恒温炉的温度并向系统输入数据，系统应附有键盘，并能完成温度的增减，恒温炉的启动与停止，另外还设有设置键，用于加热过程中重新设置温度，当恒温炉启动后，液晶屏即实时地显示所测量的温度值，出现异常情况显示故障状态。

       （3）热电偶反馈电路
       因为加热器使用液化气为燃料，加热过程要耗氧，可能引起环境中的氧含量不足，所以在加热器加热过程中要时刻监视液化气燃烧是否充分。实验证明，当氧含量正常时，燃气烧到热电偶输出的电压在20ｍＶ以上，而当氧含量低于某一值时，热电偶输出的电压会在12ｍＶ以下。通过如图5.3.4所示电路，把热电偶电压接入电路，以检测电压超过18ｍＶ时，电路输出端输出高电平，电压低于13ｍＶ时，电路输出端输出低电平。

       2、软件设计
       软件采用模块化结构。软件主要完成如下任务：扫描键盘并按要求调出设定值或输入新的设定值，并判断是否启动，启动时首先打开加热阀供气，开启电子打火器，点火成功后，打开主出气阀，然后监视温度的变化，当温度超出设定温度值1℃时，关闭主出气阀，当温度低于设定温度1℃时，打开主出气阀。若点火不成功，则每隔15ｓ重复上述启动过程，若3次点火不成功，关闭加热偶阀，在液晶屏显示故障状态。正常启动后，程序时刻监视热电偶的状态，若出现热电偶电压不足，关闭主出气阀和加热阀，等待人工参预。


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热电偶传感器测温系统的设计