单片机在温度控制中的应用

    随着国民经济的发展，汽车工业不断壮大，产品市场竞争激烈，优胜劣汰。由此，我们经过认真的调研和设计，寻求了一种更好的控温方法，亦即本文介绍的WDY-1温控仪取代XWB型自动平衡记录仪。

　　2 WDY-1温度仪介绍

　　该仪器采用美国Intel公司八位单片机作为控制核心，配以其他进口集成电路，加上精心对软件设计，实现了仪表智能化。可与热电偶、热电阻等传感器配合使用，对0～1600℃范围内的各种电加热炉的温度进行精密测量，同时，四位LEDxsqjczs_59297.html' target='_blank'>LED显示器直接跟踪显示被控对象的温度值，准确度高，显示清晰，稳定可靠，使用方便。

　　WDY-1温控仪原理框图如图1所示。整个仪表的工作原理是：由8031单片机控制，按预先编制的程序定时对热电偶信号(即被测信号)进行采样，并自动进行零漂校正，最后显示所测温度值，同时按设定值、所测温度值、温度变化速率，自动进行PID参数自整定和运算，并输出0～10mA控制电流，配以主回路实现温度的控制。

　　图1 WDY-1温控仪原理框图

　　3 WDY-1温控仪的测量及控制作用

　　该温控仪属智能化仪表，测量精度0.2级，显示分辨率1℃，控制精度0.5级，控制方式为PID算法，设定方式为直接温度值设定，同时具有超温及断偶报警，因而内部的电路比较多，下面就该测量仪中主要电路及各个环节的作用予以介绍。

　　1) 热电偶

　　型号 WRN，分度号K，测温范围0～1300℃，可以长时间工作在0～1000℃，短时间工作到1300℃，是一种测量温度信号的传感器，其正极是镍锘合金，负极是镍硅合金。使用时直接按要求放进无罐炉，镍锘-镍硅作为一种标准热电偶，在测取热电势时，其冷端温度T0=0℃(实际应用中要通过补偿实现)，根据测得的热电势通过查表，可以直接读出热端温度值。可见，热电偶在炉中的位置并不是任意的，其热端所处的位置必须准确反映炉温。另外，热电偶性能的好坏直接影响热处理工件的质量，因此，必须定期对热电偶进行检查、更换。

　　2) 预处理电路

　　其作用包括：对热电偶信号的冷端补偿;断偶报警保护;三极滤波。电路组成见图2，图中冷端补偿电路主要为一直流电桥，Rt为铜电阻，是一标准热电阻，当温度变化时，Rt的阻值将发生变化，因此把Rt放置在热电偶的冷端，让其感受冷端温度的变化。当温度=0℃时，桥压输出U0=0V，如果温度升高，则Rt变大，使桥压输出大于零，由此桥压的输出值即热电偶冷端温度所对应的热电势。断偶报警通过8031输出控制四位LED显示器同时闪烁显示“E”或蜂鸣器报警(电路未画)。

　　图2 预处理电路

　　3) 放大及切换电路

　　由4066B四双向开关和两级运算放大器组成。首先，在8031的控制下，模拟地信号经两级放大后进入A/D转换，在8031内完成模拟地和数字地的转换。然后，参考电压输入放大，送到A/D转换器，为测热电偶信号做好准备，最后热电偶信号输入放大，送A/D转换。可见，该电路的作用是：把热电偶拾取的信号放大，以及把模拟地在单片机的控制下转换为数字地。

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