CN103984375B - 基于dsp和温度传感器控制的温度控制***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于DSP（数字信号处理器）和温度传感器控制的温度控制***及其控制方法，属于温度控制技术领域。该***采用等温加热控制时，包括DSP、电源、温度传感器、控制参数输入器和参数输出记录控制器；该***采用热流量加热控制时，在原有***的基础上增加了脉宽转换器。该温度控制***不仅兼有温度和热流密度输入设定，而且对被控制对象的温度和加热热流实时监控、加热功率记录功能。

Description

基于DSP和温度传感器控制的温度控制***及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于DSP（数字信号处理器）和温度传感器控制的温度控制***及其控制方法，属于温度控制技术领域。

背景技术

加温***及其温度控制***广泛应用于各种不同的设备中。例如：单晶炉、退火炉、电烤箱、热处理炉等设备中都需要用到加热和温度控制***。产品的生产和加工工艺要求加温***的温度控制在一定范围内。精准的温度控制范围保证了产品的合格率。被控制的加温设备在温度升高的过程中不仅要受控，而且还要在到达设定温度值后自动反馈信息给加温设备，以及时调节加热量，使得加温设备在一定时间段内保持温度不变，或者在一定的温度控制精度范围内自动调节。此外，除了设备或产品等温控制的需求，还存在等加热量控制的需求，也就是在在一定时间范围内，设备提供的加热量是恒定的，其技术难度相对于等温加热要复杂。将等温度和等热流量加热及其控制结合、可根据用户的需求自行选择的一种新的加温和控制***将会有一定的应用市场。

发明内容

本发明提供了一种基于DSP和温度传感器控制的温度控制***及其控制方法。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种基于DSP和温度传感器控制的温度控制***，包括DSP、电源、温度传感器、控制参数输入器和参数输出记录控制器，其中控制参数输入器、DSP和参数输出记录控制器顺序连接，DSP和电源连接，温度传感器布置在被控对象上，电源与被控对象连接，被控对象上的温度传感器通过数据线与DSP的AD端口相连接。

一种基于DSP和温度传感器控制的温度控制***，包括DSP、电源、控制参数输入器、参数输出记录控制器、温度传感器和脉宽转换器，温度传感器布置在被控对象上，控制参数输入器、DSP和参数输出记录控制器顺序连接，DSP的PWM端口与脉宽转换器连接，被控对象上的温度传感器通过数据线与DSP的AD端口相连接，脉宽转换器与电源相连接以控制电源，电源与被控对象连接。

基于DSP和温度传感器控制的温度控制***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）采用等温加热控制时，首先由控制参数输入器输入被控对象的控制温度、温度控制精度值，并接通电源；采集被控对象上的温度传感器信号，将信号通过DSP的AD模块转换与由控制参数输入器输入的温度值比对，产生反馈信号给交流电源；

（2）如果采集的温度值高于被控对象的控制温度与温度的控制精度之和，则让DSP发出断开电源的指令；如果采集的温度值低于被控对象的控制温度与温度的控制精度之差，则让DSP发出接通电源的指令。

基于DSP和温度传感器控制的温度控制***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）采用热流量加热控制时，首先由控制参数输入器输入被控对象的控制温度、PID控制规律和温度控制精度值；DSP在接收到控制输入参数后由DSP的PWM端口发出信号给脉宽转换器，在10%的占空比下接通电源；

（2）采集被控对象上的温度传感器信号，将信号通过DSP的AD模块转换与由控制参数输入器输入的温度值比对，产生反馈信号给DSP；（3）如果采集的温度值高于被控对象的控制温度与温度的控制精度之和，则让DSP发出减小占空比的指令，由DSP的PWM端口传输给脉宽转换器以调节电源的占空比；如果采集的温度值低于被控对象的控制温度与温度的控制精度之差，则让DSP发出增加占空比的指令，由DSP的PWM端口传输给脉宽转换器以调节电源的占空比；

（4）当被控对象温度控制在控制参数输入器输入的控制精度范围内，DSP发出指令由PWM端口传输给脉宽转换器以锁定电源的占空比，并通过参数输出记录控制器记录此时的占空比信息，达到被控对象等热流量加热；

（5）一旦电源的占空比锁定，被控对象即进入等热流量加热的状态，直至人为切断电源停止加热。

本发明的有益效果如下：

该***没有任何调整电压或电流的装置，简化了控制***，降低了***构建的成本；反馈给处理器的温度信号是由多点采集而得，避免了局部温度传感器误差过大而产生的温度误判；该***响应快，采样频率高，不仅能够实现加热温度的恒定控制，而且能够在温度达到设定值后的等热流量加热控制；利用DSP处理器的脉冲宽度调制（PWM）模块和比例积分微分（PID）控制规律对电源输入的占空比进行调节并能够锁定，实现等热流量加温控制；该***不仅兼有温度和热流密度输入设定，而且对被控制对象的温度和加热热流实时监控、加热功率记录功能。

附图说明

图1是基于DSP和温度传感器控制的等温控制***简图。

图2是基于DSP和温度传感器控制的等热流量控制***简图。

图3是本发明的等温控制的一种实施方式的流程图。

图4是本发明的等热流量控制的一种实施方式的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。

以DSP TMS320 LF2407为微处理器为控制核心，运用多点温度传感器采集并取平均形成反馈信号，通过反馈信号与用户预设控制值进行对比，在一定的控制精度范围内对加热温度或加热热流这两种加热方式进行自动控制，并兼有温度和热流密度输入设定、温度和热流实时监控、加热功率记录等功能。

等温控制***：采用220V交流电源输入，DSP处理器的AD（数模）模块端口处理温度传感器采集的温度信号，将温度信号与控制参数输入器的输入值比对，产生反馈信号给DSP控制交流电源的开关，经过开关的接通和断开控制***温度。

等热流量控制***：在等温控制***的基础上，增加控制***输入电压、电流的监控，通过DSP处理器的PWM模块实现在控制温度达到设定温度后的电源输入占空比锁定，实现等热流量加温控制。

对被控对象实施等温控制的具体方式如图1所示。通过控制参数输入器将被控制对象的控制温度和控制温度的控制精度要求输入到控制***中；K型热电偶温度传感器将被控对象上的温度传感器处的温度信号传递到DSP的AD端口；DSP将AD端口采集的数据与控制参数输入器输入到DSP的控制参数进行对比、判断后给电源发出供电和断电的指令；在这所有控制过程中，电源供电的时间、被控对象的温度等参数能够实时被参数输出记录控制器所记录。该实施方式的具体控制流程如图3所示，图中的T0表示被控对象的控制温度，ΔT是温度的控制精度，这两个控制量都由控制参数输入器输入；T表示由K型热电偶温度传感器测量的被控对象的温度。

对被控对象实施等热流量控制的具体方式如图2所示。通过控制参数输入器将被控制对象的控制温度和控制温度的控制精度要求输入到控制***中；K型热电偶温度传感器将被控对象上的温度传感器处的温度信号传递到DSP的AD端口；DSP将AD端口采集的数据与控制参数输入器输入到DSP的控制参数进行对比、判断后通过DSP的PWM端口结合脉宽转换器给电源以合适的占空比直至被控对象的控制温度和精度达到预设值；锁定占空比以等热流量的加热方式运行整个***直至人为结束控制；在这所有控制过程中，电源供电的时间、被控对象的温度、占空比、等热流量加热的加热量等参数能够实时被参数输出记录控制器所记录。该实施方式的具体控制流程如图4所示，图中的T0表示被控对象的控制温度，ΔT是温度的控制精度，这两个控制量都由控制参数输入器输入；T表示由K型热电偶温度传感器测量的被控对象的温度。

Claims (1)

1.一种基于DSP和温度传感器控制的温度控制***，其特征在于包括DSP、电源、温度传感器、控制参数输入器和参数输出记录控制器，其中控制参数输入器、DSP和参数输出记录控制器顺序连接，DSP和电源连接，温度传感器布置在被控对象上，电源与被控对象连接，被控对象上的温度传感器通过数据线与DSP的AD端口相连接；

该温度控制***的等温加热控制方法，包括以下步骤：

（1）首先由控制参数输入器输入被控对象的控制温度、温度控制精度值，并接通电源；采集被控对象上的温度传感器信号，温度信号传递到DSP的AD端口；DSP将AD端口采集的数据与控制参数输入器输入到DSP的控制参数进行对比、判断后给电源发出供电和断电的指令；

（2）如果采集的温度值高于被控对象的控制温度与温度控制精度值之和，则让DSP发出断开电源的指令；如果采集的温度值低于被控对象的控制温度与温度控制精度值之差，则让DSP发出接通电源的指令；

该温度控制***的等热流量加热控制方法，包括以下步骤：

（1）首先由控制参数输入器输入被控对象的控制温度、PID控制规律和温度控制精度值；DSP在接收到控制参数输入器输入的控制参数后由DSP的PWM端口发出信号给脉宽转换器，在10%的占空比下接通电源；

（2）采集被控对象上的温度传感器信号，温度信号传递到DSP的AD端口；DSP将AD端口采集的数据与控制参数输入器输入到DSP的控制参数进行对比、判断；

（3）如果采集的温度值高于被控对象的控制温度与温度控制精度值之和，则让DSP发出减小占空比的指令，由DSP的PWM端口传输给脉宽转换器以调节电源的占空比；如果采集的温度值低于被控对象的控制温度与温度控制精度值之差，则让DSP发出增加占空比的指令，由DSP的PWM端口传输给脉宽转换器以调节电源的占空比；

（4）当被控对象温度控制在控制参数输入器输入的控制精度范围内时，DSP发出指令由PWM端口传输给脉宽转换器以锁定电源的占空比，并通过参数输出记录控制器记录此时的占空比信息，达到被控对象等热流量加热；

（5）一旦电源的占空比锁定，被控对象即进入等热流量加热的状态，直至人为切断电源停止加热。