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      高低溫試驗箱控制系統的設計

      發布時間:2019/12/10   來源:www.sendyikao.com

      0引言

      為滿足高、低溫試驗時對試驗安全性的要求, 并且能夠方便記錄試驗數據和實現現場和主控室的雙重控制, 本文提出了一種在SAM7X256_128和linux操作系統基礎上的高、低溫控制系統, 用戶可根據實際需要從任何一種狀態開始試驗, 該系統還包含有兩個報警系統和遠程監控系統, 用戶不用到現場只需通過電腦就可以了解到現場試驗的情況。

      1系統方案設計

      為滿足系統低功耗、低成本、高速率、高可靠性的要求, 筆者選擇了SAM7X256_128作為主處理芯片, 植入了linux操作系統, 對于高、低溫的 (交變) 循環變化采用位式控制的方式。由于高、低溫的加熱系統是一個大滯后環節, 因此采用PWM的控制方式, 并通過LED數碼管顯示試驗的時間、試驗的循環次數等, 當超過高、低溫的上、下限值時能自動報警或利用雙金屬溫度計控制繼電器自動斷電, 實現了雙重保護。此外, 該系統還通過網絡與PC機相連, 用戶不僅可以在現場記錄試驗數據, 還可以進行遠程監控。圖1為系統的整體結構框圖。

      2硬件電路設計

      2.1 溫度采集電路設計

      Pt100溫度檢測電路如圖2所示。由于Pt100熱電阻的阻值會隨著溫度的升高而增加, 因此利用橋式電路把電阻阻值的變化轉化為電壓的變化。供電電壓為+5 V, 加2 kΩ電阻是為了在Pt100兩端得到0 mV~10 mV的電壓和抗干擾。

      圖1 系統整體結構框圖

      系統整體結構框圖   

      圖2 溫度檢測電路

      溫度檢測電路   

      2.2 AD轉換電路設計

      CS5532是一個24位2通道的高集成度的△∑模數轉換器, 從Pt100得到0 mV~10 mV電壓經CS5532后轉換為數字信號送給主芯片, 得到溫度對應的采樣值, 再經過標定把對應的溫度顯示在數碼管上。AD轉換電路如圖3所示。

      3軟件設計

      3.1 溫度控制

      采用儀表進行高、低溫試驗有一定的要求, 即設定溫度上限和溫度下限。采用位式控制的方式分別設定溫度上限和溫度下限, 當達到溫度上限或下限時將控制繼電器斷開, 高、低溫箱停止加熱或制冷。由于高低溫箱的加熱是一個大滯后環節, 如果采用單純的位式方式進行控制將會使箱內溫度過高, 因此在加熱過程中采用PWM的控制方式進行高溫試驗。高低溫試驗并不是一直循環的, 而是有固定的試驗時間, 當時間到時高低溫箱將停止工作。

      圖3 AD轉換電路圖

      3 AD轉換電路圖   

      3.2 報警

      高低溫箱是一種持續工作時間長的設備, 在工作中為了保證產品和人身安全而設定了危險溫度, 當達到此危險溫度時系統會及時發出報警信號。如果在高低溫箱工作中, 由于溫度傳感器損壞未能將溫度信號傳給主芯片進行處理, 那么可能導致高低溫箱處于單一的工作模式下 (純加熱或純制冷) , 這將會發生危險。因此在箱內加一雙金屬溫度計與繼電器相連, 當溫度過高或過低時都會自動斷電, 起到了雙重保護的作用。

      3.3 故障報警程序

      此高低溫試驗箱故障報警系統的功能如下:當溫度達到規定的極限高溫或低溫時, 蜂鳴器就會報警, 并且會顯示“HELP”字樣。部分故障報警程序的代碼如下:

      4結論

      本文提出了一種基于SAM7X256_128和linux操作系統的高低溫控制系統, 實現了顯示器、溫度傳感器、互聯網監測的多平臺工作, 達到了控制的目的。

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