溫度的測(cè)量和控制

2012年湖南省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽

題號(hào)：A溫度的測(cè)量與控制

一、系統(tǒng)方案

采用惠斯頓電橋電路，將Pt100隨溫度變化而產(chǎn)生的電阻值的變化轉(zhuǎn)變成微弱的電壓的變化再經(jīng)過差動(dòng)放大電路后得到一個(gè)適合單片機(jī)采集范圍的電壓，單片機(jī)根據(jù)采集的電壓值換算成對(duì)應(yīng)的溫度值，再與預(yù)設(shè)的溫度值進(jìn)行比較，輸出控制信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)電路控制功率負(fù)載的加熱，從而達(dá)到溫度測(cè)量和控制的目的。

PT100是什么？預(yù)設(shè)溫度值采集當(dāng)前溫度與預(yù)設(shè)的溫度值比較產(chǎn)生控制信號(hào)（PWM）控制驅(qū)動(dòng)電路空心瓷管溫度改變散熱怎樣采集當(dāng)前溫度，用什么電路實(shí)現(xiàn)呢？電源能穩(wěn)定不變嗎？二、溫度采集電路實(shí)際中的電阻有這么精確嗎？采用惠斯頓電橋測(cè)溫電路，R1,R2，Pt100，R3構(gòu)成測(cè)量電橋并且用基準(zhǔn)源為壓塊驅(qū)動(dòng)電橋(其中R1=R2，R3為100歐姆的精密電阻)當(dāng)Pt100的電阻值和R3是的電阻值不相等時(shí)，電橋輸出一個(gè)毫伏級(jí)的壓差信號(hào)。即將電阻的變化轉(zhuǎn)化成電壓的變化。二、溫度采集電路三、差模放大電路三運(yùn)放差模放大電路特點(diǎn)：1)高輸入阻抗。被提取的信號(hào)是不穩(wěn)定的高內(nèi)阻源的微弱信號(hào)，為了減少信號(hào)源內(nèi)阻的影響，必須提高放大器輸入阻抗。

2)高共模抑制比。信號(hào)工頻干擾以及所測(cè)量的參數(shù)以外的作用的干擾，一般為共模干擾，前置級(jí)須采用CMRR高的差動(dòng)放大形式，能減少共模干擾向差模干擾轉(zhuǎn)化。

3)低噪聲、低漂移。主要作用是對(duì)信號(hào)源的影響小，拾取信號(hào)的能力強(qiáng)，以及能夠使輸出穩(wěn)定。放大倍數(shù)的計(jì)算：iR7=(u1-u2)/R7uo1-uo2=iR7(R6+R7+R8)

=(u1-u2)(R6+R7+R8)/R7當(dāng)R9=R10,R11=R13時(shí)uo=-R11/R9(uo1-uo2)=-R11/R9[(u1-u2)(R6+R7+R8)/R7]所以得到輸出電壓uo正比于輸入電壓(u1-u2)。U1U2Uouo1uo2對(duì)電阻的精密度要求高運(yùn)放溫漂要小，相同還存在些問題呢？采用TI的集成芯片INA128儀表放大器四、單片機(jī)采集電壓Msp430g2553單片機(jī)內(nèi)部自帶10位ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有8個(gè)外部輸入通道，通過配置內(nèi)部VCC為參考電壓對(duì)外部輸入電壓進(jìn)行采集轉(zhuǎn)換，將模擬電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。ADC10CTL0|=ENC+ADC10SC+AD10ON;

ADC10CTL1=INCH0;

__bis_SR_register(CPUOFF);AD=ADC10MEM;AD_temp=(int)(((float)AD/1024)*3300);i++; sum_temp+=AD_tem;if(i==10000){i=0;v_temp=sum_temp/10000;}Ad10.pdf五、產(chǎn)生控制信號(hào)（PWM波）PID控制

在過程控制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進(jìn)行控制的PID控制器（是應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)控制器。它具有原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，控制參數(shù)相互獨(dú)立。PID算法比例項(xiàng)的作用PID算法積分項(xiàng)的作用PID算法微分項(xiàng)的作用intPID(inttemp,intcontrol)//temp是當(dāng)前溫度，control設(shè)置溫度{floatKp=700;//比例系數(shù)floatKi=12;//積分系數(shù)floatKd=5;//微分系數(shù)ek=(control-temp);P=125-Kp*(ek-ek1)-Ki*Kd*(e2*ek1-k2)-0.050*(control-300);ek2=ek1;ek1=ek;returnP;}P和PWM波什么關(guān)系？PID.txtPWM波的產(chǎn)生定時(shí)器G2553單片機(jī)具有TimerA,它是一個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)時(shí)器，最多擁有3個(gè)捕獲/比較寄存器。TA可以支持捕獲比較功能、PWM輸出和定時(shí)器功能。TA還有擴(kuò)展中斷的功能，中斷可以由定時(shí)器溢出產(chǎn)生或捕獲比較寄存器產(chǎn)生。時(shí)鐘配置輸出模式配置PID算法返回的P怎樣控制定時(shí)器呢？#include<msp430g2553.h>voidmain(void){WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;//StopWDTP1DIR|=0x01;//P1.0outputCCTL1=CCIE;//CCR1interrupenabledCCR1=50000;TACTL=TASSEL_2+MC_2;//SMCLK,ContmodeBIS_SR(LPM0_bits+GIE);//LPM0/interrupt}#pragmavector=TIMER0_A1_VECTOR__interruptvoidTimer_A(v