微波加熱器溫度智能控制系統(tǒng)設(shè)計

1、生命科學儀器第卷月刊技術(shù)與應(yīng)用引言微波加熱作為一種工業(yè)上的處理技術(shù)早在六十多年前就產(chǎn)生了。微波對物質(zhì)的加熱是從物質(zhì)分子出發(fā)的，又稱“內(nèi)加熱”而傳統(tǒng)的加熱則是靠熱傳導和熱對流來實現(xiàn)的，因此加熱速度比較慢。在生物醫(yī)學工程領(lǐng)域普遍采用的微波進行加熱藥品或者其他的溶液試劑，但是普通的加熱設(shè)備存在著熱轉(zhuǎn)換效率低，加熱時間長，實時性差，安全隱患不能得到良好的保障等缺點。本論文目的在于研制一種微波恒溫加熱設(shè)備，利用紅外溫度傳感器進行溫度采集，利用單片機調(diào)用增量式算法對加熱器溫度進行處理，以實現(xiàn)溫度的恒溫控制。硬件組成本系統(tǒng)微波加熱器的設(shè)計原理和普通微波爐相似，微波發(fā)生元件是工作頻率為的連續(xù)磁控管。微波加熱器

2、的功率通過可控硅觸發(fā)器調(diào)節(jié)磁控管的占空比來實現(xiàn)輸入功率的改變。加熱器實際是一個多模的微波諧振腔，由磁控管產(chǎn)生的微波能量經(jīng)過波導傳輸?shù)郊訜崆唬姶挪ㄔ谇粌?nèi)多次反射疊加形成駐波場。通過理論推導諧振模式越多，物體加熱的均勻行越好，所以該加熱器的的加熱腔設(shè)計為長、寬、高，分別為、。本系統(tǒng)的溫度采集采用紅外溫度傳感器，因為紅外溫度傳感器是免接觸的，可以保證加熱的藥品不被污染，而且不會破壞系統(tǒng)的溫度場。紅外溫度傳感器的嵌入探頭點應(yīng)該設(shè)計在微波場的節(jié)點處，也就是此點的微波能量最小，所以嵌入的紅外傳感器的探頭就不會受到微波的輻射。因而盤另加四個獨立鍵盤等。圖（）是該溫度控制系統(tǒng)硬件組成，紅外溫度傳感器型號是，

3、測溫范圍：，信號輸出：，用來測被加熱物體的溫度。溫度傳感器輸出信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換器與鍵盤輸入的實際值進行比較，然后通過單片機調(diào)用智能子程序。溫度信號經(jīng)過處理的信號通過單片機輸出，該信號也就是可控硅的觸發(fā)脈沖。通過可控硅觸發(fā)器微波加熱器溫度智能控制系統(tǒng)設(shè)計張林，龐小峰（電子科技大學生命科學與技術(shù)學院，成都）摘要本文介紹了一種用單片機控制的微波加熱器溫度智能控制系統(tǒng)，主要闡述構(gòu)成該系統(tǒng)的基本原理、硬件電路組成以及相應(yīng)的軟件設(shè)計。采用增量式算法處理微波加熱器的溫度，該加熱系統(tǒng)方便、高效、溫度分布均勻，可以滿足生物醫(yī)學工程領(lǐng)域，實驗室科研等有關(guān)恒溫加熱要求。關(guān)鍵詞微波加熱器，溫度控制，智能，硬件及軟件設(shè)計作

4、者簡介：張林女碩士研究生電子科技大學生命科學與技術(shù)學院：該紅外溫度傳感器采集的溫度比較接近物體本身的溫度，誤差比較小。本系統(tǒng)溫度控制主要是單片機，本人采用的是一款單片機開發(fā)板。單片機它內(nèi)部有字節(jié)的、字節(jié)的內(nèi)部程序存儲器、字節(jié)的引導碼、除口外還多口（封裝）、片內(nèi)自帶路位（系列），片內(nèi)自帶、片機自帶看門狗、雙數(shù)據(jù)指針等。此外該開發(fā)板主要還有位數(shù)碼管，位發(fā)光二極管，芯片通訊接口，供電系統(tǒng)，供電系統(tǒng)，芯片，芯片， 矩陣鍵生命科學儀器第卷月刊技術(shù)與應(yīng)用并通過線性組合構(gòu)成控制量，如圖所示，所以簡稱為（比例）、（積分）、（微分）調(diào)節(jié)器。因為單片機是通過軟件實現(xiàn)其控制算法。必須對模擬調(diào)節(jié)器進行離散化處理，這樣

5、它只能根據(jù)采樣時刻的偏差值計算控制量。因此，不能對積分和微分項直接準確計算，只能用數(shù)值計算的方法逼近。用離散的差分方程來代替連續(xù)的微分方程。根據(jù)輸出量（）的形式可分為位置式控制算法和增量式控制算法。本系統(tǒng)采樣增量式控制算法，因為位置式算法每次輸出與整個過去狀態(tài)有關(guān)，計算式中要用到過去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大的積累誤差。而增量式只需計算增量，當存在計算誤差或精度不足時，對控制量計算的影響較小。采用增量式控制算法表達式，則，該表達式的遞推形式，是編程時常用的形式之一。其中。圖（）是增量式算法程序流程該系統(tǒng)的恒溫加熱時間是從采集溫度達到設(shè)定值時開始計，由鍵盤設(shè)定加熱的時間，達到加熱時間時，單片機開

6、發(fā)板的蜂鳴器發(fā)出報警信號，并通過單片機發(fā)出信號使可控硅處于截止狀態(tài)，磁控管與電源斷開，系統(tǒng)停止加熱。結(jié)束語本文主要闡述以了用單片機處理微波加熱物體的溫度，通過測量值與設(shè)定值進行比較，采用增量式進行溫度處理達到溫度智能恒溫控制。該系統(tǒng)比傳統(tǒng)的位式調(diào)節(jié)相比具有加熱快、溫度分別均勻、超調(diào)量小等優(yōu)點。參考文獻，：宋扶輪熱處理爐溫度測量與控制，國防工業(yè)出版社，姜忠良，陳秀云溫度的測量與控制北京：清華大學出版社，可以控制磁控管的占空比，實現(xiàn)微波加熱器的功率調(diào)節(jié)以達到溫度的恒溫控制。軟件設(shè)計該加熱系統(tǒng)溫度控制軟件部分主要分為采樣計算過程和控制過程兩個階段。其系統(tǒng)軟件主要包括：主程序、采樣中斷程序、智能調(diào)用子程序和控制中斷服務(wù)程序。重點式智能程序的編寫和調(diào)節(jié)參數(shù)的確定。主程序進行初始化并啟動采樣溫度，