PDF《一种精密温度控制仪》

128、 RAM6116 ,并以 PIO81C55 为外界输入输出接口;

以DAC0832 为电流输出接口 ;

地址信号由 74LS373 锁存 ;

片选信号由 74LS138 译码 给出.如图 2. 图2主控单元原理方框图

8031 是一种性价比比较高的单片机 ,其主要特点 是:8 位CPU ,128 字节 RAM ,21 个专用寄存器 ,

2 个16 位定时/ 计数器 ,2 个优先级

5 个中断源 ,32 条I/ O 线,可寻址 64K外部数据存储器和 64K外部程序存储器 , 具有位寻址能力. 81C55 是具有计数功能的可编程 PIO 接口 ,它扩 展了

8031 的数据接口能力 ,实现

8031 与外界数据交 换. 4.

2 输入单元 热电偶测量输出的温度信号 ,经运算放大器放大 整形后 ,由CD4051 根据命令选通.热电偶温度补偿 采用高精密集成温度传感器 AD590M ,其输出电流与 温度成比例关系.AD590M 测量的温度信号经运算放 大器阻抗变换后 ,由CD4051 根据命令选通.选通的 温度信号经 A/ D 转换(V/ F 转换方式) ,光电隔离后 , 由81C55 计数口采集.根据程序控制 ,81C55 采集的 热电偶和温度补偿信号以数据流传送给

8031 ,经运算 显示实际温度值 ,并输出控制命令及电流信号.如图 3. 4.

3 输出单元 4. 3.

1 电流输出

8031 将当前温度值传送至 DAC0832 , 输出

4 ~ 20mA 电流信号 ,为闭环控制 ,温度值远传提供依据. 如图 4. 4. 3.

2 继电器报警输出 当测量值超过设置的上、 下限值时 ,温控仪通过 81C55 由ULN2003 输出报警信号 ,显示于面板 ;

同时 , 使报警继电器吸合.如图 5.

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1 增刊 一种精密温度控制仪 ? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 4. 3.

3 开关量输出 温控仪根据测量值与设定值的误差 ,经数字调节 器PID 运算后 ,输出一开关量导通时间值.当测量值 越小于设定值 ,导通时间越长 ;

当测量值大于设定值 , 导通时间缩短.可根据此开关量导通时间长短来控 制加热电路 ,形成闭环控制.

5 面板 温控仪面板用于显示工作状态 ,设定工作参数. 有5个状态指示灯 ,当温控仪运行时 ,RUN 灯亮 ;

当开关量有输出 ,OUT1 灯亮 ;

当电流有输出 ,OUT2 灯亮;

当上限报警 ,OV1 灯亮 ;

当下限报警 ,OV2 灯亮. 有两排

7 段各

5 个数码管显示屏 ,上排屏在温控 仪运行时 ,显示测量温度值 ;

在设定状态时 ,显示修改 控制参数、 温度控制曲线;

下排屏显示温度控制曲线 运行值. 有两排

8 个轻触按键 ,上排

4 个用于设定修改温 度控制曲线 ;

下排

4 个用于启动、 手/ 自动转换、 设定 修改控制参数. 通过按键和显示屏 ,可以任意设定温度控制曲线 和控制参数.控制参数包括:报警设置 ,PID 设置 ,通 断周期设置.

6 软件 软件包括数据采集 ,滤波 ,参数设定 ,PID 调节 ,显 示输出报警等功能.主体结构如图 6.

7 结论 该仪器不仅测、 控温精度高 ,而且操作简单 ,灵活,适合于实验室及机械加工行业的温度精密测量控 制. 参考文献1王锦标 ,方崇智编. 过程计算机控制. 北京 :清华大学出版社 ,1992

2 黄一夫主编. 微型计算机控制技术. 北京 :机械工业出版社 ,1990

3 顾良士 ,林匡定 ,孙德文 ,戴锷等译. 常用微机手册. 上海 :上海科 学普及出版社 ,1989

4 邵裕森编. 过程控制及仪表. 上海 :上海交通大学出版社 ,1990

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1 有色冶金设计与研究第24 卷?1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.