温度控制器

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温度控制器范文第1篇

[关键词]CAN总线 温度控制器 电路 设计

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0036-01

一、整体框架构思

整个温度控制系统由温度检测模块，温度控制模块，通信模块，单片机与设备等五部分组成。CAN总线温度控制器电路设计，需要掌握的内容包括：信号放大电路的工作原理及应用；8031单片机的内部结构、外部引脚的基本知识；A/D转换器、D/A转换器的工作原理；8031单片机的应用系统设计及开发环境的应用。

二、温度采集模块

1.温度采集模块电路原理图

温度传感器将温度信息变换为模拟电压信号后，将电压信号放大到单片机可以处理的范围内，经过低通滤波，滤掉干扰信号送入单片机。在单片机中对信号进行采样，为进一步提高测量精度，采样后对信号再进行数字滤波。如图2.1：

2.热电偶的简介

传感器温度采集部分采用热电偶元件，通常和显示仪表等配套使用，直接测量各种生产过程中从-40～1800℃范围内的液体、蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。热电偶工作原理：将两种不同材料的导体或半导体两端焊接起来，构成一个闭合回路，当两导体之间存在温差时，便产生电动势，在回路中就会形成一个电流，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。

3.集成运放电路各部分的作用

集成运放电路由四部分组成，输入级是一个双端输入的高性能差动放大电阻，要求其Ri高，Aod大，KCMR大，静态电流小，该级的好坏直接影响集成运放的大多数性能参数，所以更新变化最多。中间级的作用是使集成运放具有较强的放大能力，故多采用复合管做放大管，以电流源做集电极负载。输出级要求具有线性范围宽，输出电阻小，非线性失真小等特点。

六、电路的完成与功能实现

本文主要介绍单片机温度控制中的应用，把以上几个部分连接到一起就是整个电路，先是温度采集，然后经过冷端补偿、低通滤波后的信号送给放大器，中间加入稳压调整电路给A/D转换器件，输出的信号送8031单片机进行处理，之后把信号送给D/A转换电路，所输出的模拟信号给执行机构进行检测，实现温度控制。

参考文献

[1] 俞承芳.微机系统与接口实验.[M].上海：复旦大学出版社，2005-3：291-319.

[2] 饶运涛，邹继军，郑勇芸.现场总线CAN原理与应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003：68-134.

温度控制器范文第2篇

【关键字】机电一体化；马弗炉；温度控制

引言

在工业控制中应用机电一体化技术有如下几方面意义：（1）面对现行的机械技术必须进行性能改善、质量减轻和精度提高的情况，必须使用机电一体化技术实现控制的快速响应，减小能耗，优化运行性能；（2）机电一体化技术能够实现纯机械技术手段所无法达到的工作目的和控制精度；（3）微电子技术中的大规模集成电路、微型处理器等装置可以帮助提高对产品的控制力；（4）计算机技术等的应用可以改进设备的自动化程度，简化操作机构和操作流程；（5）软件技术可以使机械工作实现程序化，提升其工作灵敏度，实现设备的多功能化。（6）机电一体化技术还具有其他多种复合功能，利用这些功能能够实现产品和系统的自动检测与控制，以及实现智能分析等功能，进而实现产品制造的智能化。

马弗炉又称为箱式电阻炉，是一种通用加热设备，被广泛应用于冶金、机械、建材、化工等行业。当前的冶金工业对自动化、智能化程度的要求越来越高，本文就目前情况下的冶金工业现状对传统马弗炉进行改进，利用机电一体化技术实现了马弗炉的温度控制功能。

1　系统控制要求

本马弗炉的机电一体化控制希望通过电子器件的控制实现慢灰、快灰、挥发分和通用四个功能，要求选择相应的功能按键可以实现相应的功能并对应的指示灯变亮。该系统当进入测试或者测试程序后，如果想装入另一测试程序，需要通过复位或者重新上电进行重新初始化才能进行新的功能选择。由于每个功能的每个阶段需要达到的温度和时间都不相同，如慢灰功能要求温度从室温升到500℃所需时间不低于30min，在500℃恒温30min，再从500℃升至815℃，然后保持恒温。可以看到，若采用人工控制方法，不仅很难控制温度和时间以达到要求，还限制了操作人员进行其他工作。此时机电一体化技术的控制性能优势就体现出来了。

2　系统工作原理设计

实际使用中需要马弗炉实现在规定时间内进行加热或者保温等功能，如果利用机电一体化技术实现该功能可以保证温度控制的准确性和灵敏性，还能节省一定的人力成本。

本系统硬件由以下几部分电路组成：AT89C52单片机、温度检测和控制电路、温度-电压转换电路、显示及报警电路、时钟电路、键盘电路等，如图1所示：

图1　马弗炉温度控制系统硬件实现框图

本系统利用K型热电偶构成的温度检测电路能够将马弗炉的温度通过高精度的集成芯片MAX6675转换为相应的电压信号，实现信号数字化，然后将数字信号与单片机的I/O接口直接进行对接，这种数据传输方式减少了电路的成本，并且由于是信号的直接传递，故可以保证较高的控制精度。在单片机接收到输入信号后，按程序对信号进行数据处理，然后将结果显示在液晶屏上并判断温度是否达到要求，确定是否进行报警。而键盘电路的主要作用是，根据实际操作需要进行特定功能的选择或者特定温度的输入，然后通过单片机将信号传输到马弗炉温度控制电路中，在规定时间内完成规定操作。利用该方法，还可以实现实际温度与设定温度的比较，通过软件控制算法进行控制量计算，进而控制固态继电器的导通与切断，达到温度调节的目的。

3　温度控制电路设计

本系统中的温度控制模块主要由两片CD4527，一片74LS221和一片MC1413相互连接构成。鉴于过零固态继电器具有光电隔离功能，故可以将其直接与数字电路进行对接。

本系统采用Z型SSR实现功率的控制。该方案的优点在于其输出电压中所包含的高次谐波成分较传统可控硅移相式调压调节方式低，可以减少电磁污染。Z型SSR中还加入了过零控制电路。该电路是指，当加入控制信号，交流电压过零时，SSR表现为通路；当断开控制信号后，直到等待交流电出现正半轴与负半周的交界，也就是出现零电位时，SSR表现为断态。这种设计方式可以防止高次谐波的干扰，减少对电网的污染。而利用RC串联构成的吸收电路的引入还可以防止从电源中传来的尖峰、浪涌电压对开关器件双向可控硅管的冲击和干扰。

根据Z型SSR的工作原理可以知道，当Z型SSR在1s内全导通时，其触发频率为100Hz，输出交流电压波头数为100；当Z型SSR在1s内全关断时，其触发频率为0Hz，输出交流电压波头数为0。利用该系统使用的控制算法获得1s内出现的波头数，然后将波头数的十位和个位分别传递给P2口的高4位和低4位，也就是利用CD4527的BCD输入数来控制电路的交流输出，利用输出波形控制Z型SSR的开与断，最终实现改变马弗炉的输入功率的目的，使马弗炉温度达到预设值。

部分程序代码如下：

4总结

鉴于机电一体化在控制方面具有很强的优势，如不需要过多的人力成本，控制的准确度和灵敏度均具有非常高的水平等，本文提出了一种基于单片机和温度传感器的机电一体化控制方案，实现了对马弗炉温度的自动化、智能化控制。该方案以单片机为核心，具有很多功能扩展模块，结构简单，操作方便，功能齐全，具有良好的应用前景。

参考文献：

[1]于军，李坤.基于STC12C5A6OS2的马弗炉温度控制器设计[J].今日电子，2010（6）.

[2]张葆青，闫石，陈爽.机电一体化技术的现状与发展趋势[J].机床与液压，2011，39（24）.

温度控制器范文第3篇

随着电子设备的高度集成化和高可靠性设计，机柜内部的散热越来越重要。特别是诸如大型雷达、声纳等电子设备，由于功耗越来越大，必须及时将内部产生的大量热量及时带出机柜，否则机柜内部的电子器件会由于处于超温状态而无法正常工作[1]。

在新设计的电子装备中，已经充分考虑到机柜的散热问题，一般采用集中供冷、冷气直吹机柜的方法，解决机柜的散热问题。但是，一些老式设备由于设计时间较早，大多采用抽风风扇的方式，散热效果较差，机柜内部问题分布极不均匀，散热效果不好[2]。特别是在我国热带工作的一些机器，由于散热问题造成机器故障的现象非常普遍。在对一些老机器的改造中，重新设计散热方式，采用制冷机组向机柜内部循环吹冷气的方法，可以明显改善这些老式机柜的散热效果，大大改善机柜内环境，较大程度提高整体可靠性。

在某型老式装备的改造工程中，采用单片机和集成温度传感器，设计了一个温度自动控制系统，在温度超过某个设定值后，开启制冷机组，开始向机柜内部均匀、循环地送出冷气；在低于某个设定温度时，继续吹风，但停止机组制冷。实践表明，该系统可以稳定、可靠地工作，将机柜内部温度控制在一个相对稳定的范围内，机器可靠性得到了切实的提高。

1 系统整体设计概述

为了实现对机柜温度实时有效控制，首先要对机柜内环境温度进行采集和传输，其次是实现对温度的实时控制。系统框图如图1所示。本电路实现的主要功能有：

（1） 实时采集机柜内部温度。

（2） 对采集的温度进行显示。

（3） 用户根据需求，设置温度的上限值和下限值。

（4） 具有温度报警功能。

2 系统硬件设计

本文设计的机柜温度控制器硬件电路主要分为以下几部分：电源模块，温度采集模块，主控制器模块，温度显示、设置模块，控制执行驱动模块。

2.1 温度采集模块

在众多进行温度监测的温敏元件中， 虽然温敏电阻成本低， 但后续电路复杂， 且需要进行温度标定[3]， 因此，本系统采用温度采集芯片DS18B20进行温度采集。DS18B20是由美国DALLAS半导体公司生产的数字化单总线型智能温度传感器[4]，具有体积小、线路结构简单、抗干扰能力强、精度高等优点，实用性和可靠性比其他同类产品更高[5]。DS18B20采用单总线协议，即与单片机接口仅需占用一个I/O端口，无需任何外接元件，可直接将温度转化成串行数字信号供处理器处理，达到温度采集的目的[6]。

DS18B20的供电方式分为寄生电源供电和外部电源供电两种，采用寄生电源供电时，由DQ端给器件供电，好处是在进行远程测温时，无需本地电源，但是无法在数据转换期间供电，不能保证精确地进行温度转换，当进行多点测温时，此问题更加明显[7]。因本设计中，测温距离不远，可采用外接电源供电方式，由VDD引脚专门供电，以提高温度转换精度。温度采集模块电路如图2所示，DQ数据传输端须采用上拉电阻。

2.2 微控制器模块

控制器是整个系统的核心部件，模块以单片机C8051F310为控制核心完成电路各种功能，包括温度数据的处理、温度值的设定、对执行继电器的控制等。

C8051F310是silicon laboratories 公司一款完全集成的混合信号片上系统型MCU芯片[8]。它具有高速、流水线结构且与8051兼容的CIP?51内核，工作频率可达 25 MIP?S，片内有全速、非侵入式系统调试接口。器件的工作电压为2.7～3.6 V，典型工作电流为5 ms，功耗比较低。此单片机带有模拟多路器、真正的10位、200 KSPS的25通道单端/差分ADC。另外，单片机还具有16 Kb可在系统编程的FLASH存储器，可用于非易失性数据存储。

C8051F310的数字外设包括29个端口I/O，所有口线的耐压均为5 V，并具有4个通用16位计数器/定时器，时钟源既可使用25 MHz高精度可编程内部振荡器，也可用外部振荡器，本电路中使用内部振荡器作为时钟源。

2.3 控制执行驱动模块

模块实现最终控制输出功能，根据接收到微控制处理温度值的结果去执行相应的动作，决定冷气是否工作。电路图如图3所示，继电器K1为核心部件，根据R13端送来的经8050放大的信号指令进行开关动作，使JP5的2、3替链接到1脚电源输入端，达到控制冷气是否工作。DS2为K1动作指示灯，D3起到保护Q5的作用。开关S3在不需要空调时使用，系统只作环境温度显示。

2.4 温度设置显示模块

因DS18B20的测温范围为-55～125 ℃，测量误差为0.5 ℃，故显示电路采用4位共阴LED数码管以静态显示方式实现温度显示，如图4所示，从单片机的P0口输出段码，选用4.7 kΩ电阻和3.3 V电压进行上拉，P1.2～P1.5口输出位控制信号，经由8050放大驱动数码管显示。温度值范围设置采用4个外置按键实现相应功能，由单片机完成对温度范围的设置。如图5所示，单片机利用中断功能对S4，S5，S6及S7 四个键进行键扫描，调整温度的上限值及下限值，若测试温度不在上限值和下限值的范围内，则执行控制程序动作机柜温度。

3 系统软件设计

系统软件采用C语言编写，遵循模块独立性原则，增强软件可读性和可移植性，便于调试和维护升级。根据系统的功能需求，程序主要包括初始化程序、DS18B20温度转换及处理程序、温度控制处理程序、温度值显示程序、键盘处理程序等几个程序模块，其中，DS18B20温度采集、转换和温度控制为核心部分，重点介绍设计思想。

初始化程序完成系统时钟设置、端口配置和参数设置等，因C8051F系列单片机设有交叉开关功能，在I/O口配置过程中要根据自己需要的端口进行相应的设置，才可保证I/O口的正常使用。

温度采集程序包括对DS18B20的参数初始化、温度采集和温度转换等程序模块。因DS18B20采用单总线协议方式，即在1根I/O线上进行数据读写[9]，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求，程序的编写必须遵照严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性，确保DS18B20能正常的工作。从DS18B20读出的二进制数据采用12转换精度换算成十进制数据，用4位数码管显示，可以精确到0.1 ℃。

温度控制处理程序实现的功能主要是：将采集到的实际环境温度值与根据设置好的温度范围比较，在P2.0口输出高低电平，控制继电器是否动作。

温度值显示程序键盘处理程序主要实现数 码管的显示和键盘输入功能。

4 结 论

本文设计的机柜温度控制器结构简单、温度转换精度高，大大提高了老式机柜的散热效率，机器可靠性明显提高。温度测量采用DS18B20一体式数字温度传感器，具有线路简单，体积小的特点。另外，还可用它来组成一个多点测温系统，在一根通信线上可以挂多个DS18B20，增加温度测量点，首先分布式测温，重点关注某些器件，如调制管、磁控管等[10]。本控制器经简单的线路改造，即可应用于其他测温系统和控制系统，具有广阔的应用前景和实用价值。

参考文献

[1] 林火生，阳明霞.微型机柜温度自动控制系统开发[J].柳州职业技术学院学报，2012，12（2）：57?59.

[2] 党燕.模糊控制在汽车自动空调设计中的实现[J].兰州石化职业技术学院学报，2007（1）：34?36.

[3] 陈彩蓉，胡飞.基于DS18B20的温室温度控制系统设计[J].安徽农业科学，2011（36）：17870?17871.

[4] 王玲芝，李育贤.基于DS18B20的数字式温度计设计[J].工业仪表与自动化装置，2011（5）：74?76.

[5] 王福泉，万频，冯孔淼，等.DS18B20在空调检测系统温度采集模块中的应用[J].电子技术应用，2011，37（8）：46?48.

[6] 平，高金定.基于ATmega16与DS18B20的智能温控系统的设计[J].现代电子技术，2011，34（4）：175?177.

温度控制器范文第4篇

关键词：STM32单片机；DS18B20；DHT11；继电器

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.134

1 引言

随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，温湿度控制几乎被应用于工业、农业、军事、科研和日常生活的一切领域，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来温湿度控制系统已应用到人们生活的各个方面，设计一个高精度，高品质的智能温湿度控制器与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温湿度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。

本设计基于电力系统对供配电设备环境的温度、湿度是影响设备运行的重要因素。温度过高会加速仪器设备元件老化，缩短其使用寿命，甚至直接导致设备损坏，低温，潮湿可能会导致爬电、闪络等事故。由此为了减少甚至避免该类事件的发生，我们设计了一个具有更高效，更精准的智能温湿度控制系统。

2 基于智能温湿度控制器的总体设计方案

本设计以STM32单片机为主控芯片，利用DS18B20、DHT11等传感器采集周围环境的温湿度数据，同时充分利用了单片机的内部资源，如LCD、PWM、AD、定时器、外部中断、串口等功能，通过继电器模块有效的将外部硬件连接，并设计采用了PID算法为核心算法，根据PID算法的良好的稳定性，能够在一定的时间内将周围环境的温湿度控制在较为理想的状态，从而达到设计的根本目的。

3 硬件设计模块

本设计以STM32为主控制器，外部硬件分为电源模块、数据采集模块、继电器模块以及外部硬件模块作为设计的核心控件。

3.1 电源模块

在单片机供电方面，我们采用12V外接电源供电，以保证单片机正常工作，在外部硬件供电方面由于所需电压即电流值较高，难以满足要求，所以采用了开关电源NES-100-24，对经过继电器到达的电压电流给予适当的放大，以满足外部硬件的需求。

3.2 数据采集模块

（1）DS18B20是常用的温度传感器，作具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。以下是设计的硬件图。

（2）DHT11传感器，用DHT11作为湿度数据采集，将其连接在单片机合适IO口，在程序的控制下进行周围环境湿度的读取，并在LCD上显示，同时其具有良好的灵敏特性、防水性、稳定性、高精度、低漂移。

3.3 继电器模块

本设计中继电器作为连接单片机与外部硬件，通过单片机给高低平选择开关打开还是闭合，将电流直接传导到加湿器，小风扇，加热棒等外部硬件，从而在不需人为从操作下实现对周围环境温湿度的精准控制。

3.4 外部硬件模块

在外部硬件方面，为了能够较好地模拟真实环境，我们采用了亚克力板制作形成一个简单的温室小屋，并在小屋内放置加湿器，加热棒，小风扇等硬件，并在亚克力板的一侧留有缺口放置风扇并制作成能够垂直开启的窗户，在这样一个封闭的体系中就能够较好地模拟实际环境。

4 软件代码调试

系统开始工作，首先初始化IIC、UART串口、外部中断，进入主程序，我们先对DS18B20，DHT11进行初始化，并将传感器读取的数据经过处理后发送到LCD上，同时通过程序设计我们可以根据实际需要修改温湿度值的上下限。

5 结论

本设计采用PID算法对温湿度传感器采集的数据进行精准控制，可以让用户及时有效的了解周围环境的状况，并根据实际需求对环境进行操控，可以运用在许多领域，比如温湿度大棚，让农主及时了解大棚的实际情况，让农作物处在一个良好的生长环境当中。

参考文献：

[1]彭立，张建洲，王少华.自适应温度控制系统的研制[J].东北师大学报（自然科学版），1994（01）.

[2]俞胜扬.环境湿热实验箱加湿系统的改进[J].电测与仪表， 2004（02） .

项目经费：省级创新创业项目：智能温湿度控制器（编号：2016103791

温度控制器范文第5篇

热油盘主要是对造粒粉料及齿轮箱进行加热，使其达到规定温度要求的加热设备。热油加热器控制部分分为可控硅调压与直接接触器控制，两种方式均由温度控制器进行调节，其中温度控制器可以根据工艺需要进行温度的设定。

【关键词】DCS 温度控制器 加热器 可控硅

1 前言

热油盘加热系统属于造粒厂房的重要设备，是工艺粉料切粒成型的必要环节，加热系统出现故障后造粒将无法正常运行严重影响生产。同时热油盘的控制比较复杂，涉及仪表电气的联合控制。为保证生产正常运行，以及电气人员的操作维护，现浅析其控制原理。

2 热油盘主要控制元器件介绍

1N1、2N1：温度控制器（temperature controller）

1N10、1N11、2N40、2N41：安全限温元件

1V10、2V10、2V15：晶体管电源控制器

Q0：空气开关

1K10、2K10、2K15：交流接触器

3 热油盘控制

3.1 启动回路

如图1，启动与停止信号都是由PLC发出的：

3.1.1 A泵

（1）启动信号为 RY7204。

（2）停止信号为 RY7205。

3.1.2 B泵

（1）启动信号为 RY7206。

（2）停止信号为 RY7207。

其中A、B机泵电机为接触器互锁，其中1K1的43、44常开点送至PLC ，将此信号通过继电器扩展为直接启动MCC 电机的启停命令。即为X1：7、10 与3、4点。同时电机的运行状态会反馈至PLC，这是启动加热系统的前提。

3.2热油加热器控制

为满足工艺的加热要求，热油加热器的控制有两种形式，即可控硅调压控制与交流接触器直接控制。

3.2.1 可控硅调压控制

1V10、2V10、2V15：晶体管电源控制器。可控硅的上级是交流接触器：1K10、2K10、2K15，交流接触器接通后可控硅根据温度控制器发送的模拟信号量进行温度控制。

3.2.2 接触器直接控制

交流接触器直接控制加热器的上一级也是温度控制器，温度控制器根据设定温度与实际温度的差值经行调节，确保达到指定温度。它通过内置继电器控制交流接触器的线圈。

温度控制器是控制整个加热器系统的核心元件。它有检测元件PT100，以便于掌握现场热油的实际温度。它既可以根据工艺需要手动设定温度，还可以通过PLC进行远程温度的设定，同时将实时检测值通过actual value output （4-20毫安）送至PLC。

4 热油盘的日常维护问题

（1）热油控制系统日常维护恢复运行时，控制盘面经常出现lack of oil与excess temperature红色报警灯亮，热油系统状态异常。此问题系热油机泵未启动所致，当机泵电机启动正常，油温超高与缺油的信号就会消失。

（2）热油系统运行过程中，无法正常加热。原因是热油系统A机泵一直高温跳闸，B机泵运行一段时间也温度高跳闸。为保证工艺生产，只能采取两台机泵间歇运行的方式勉强维持油流。现场检查机泵电机本体温度很高。给电机本体冷却的冷水管线温度也很高，将近90度。打开冷却水管线，冷却水已被汽化，同时内部有焊渣。判断为之前检修管线时，焊渣落入管线内将冷水管线堵塞，机泵电机无冷却水导致过热跳闸，即1S27（thermostat circulation pump A）1、2点无法接通，机泵电机跳闸。此次故障处理过程中1S25（flow control cooling water）1、2点没有起到监测冷水流量的作用，之后对其传感器进行了检查、更换。

（3）热油系统在实际运行过程中，温度波动范围太大。针对此问题，维护人员对温度控制器参数的性能进行测试。如：以电阻箱模拟现场温度变化，测试参数功能。通过一级与二级菜单相关参数的设置、调整，对温控器如何达到设定值进行观察、记录，找到最优的温度控制方案。 与此同时，在工艺停工或转产之际，请工艺方配合调试。在调试过程中工艺给定温度值，调试人员观察设定温度与实际温度的变化，随时调整参数，使实际温度围绕设定值在一定的范围内波动，波动区间尽量缩小，以满足工艺生产恒温加热的要求。

5 热油盘控制改动

由于加热系统受机泵电机的影响，所以机泵电机无法启动或者停车都会对整个加热系统产生影响，导致加热系统无法正常运行，工艺无法生产。而影响电机运行的条件有三个即：现场膨胀罐阀门位置;电机温度;冷却水流量。现在由于现场膨胀罐阀门位置的限位开关即1S21出现失灵，所以将其开关的节点短接，以保证电机的正常运行。

6 结论

热油盘是造粒重要设备，直接影响生产，所以了解其控制原理十分必要，这样可以提高故障处理的速度。热油盘实际控制上还有一些问题，例如平时温控器对加热器的控制是可控硅调压，接触器直接控制只是起辅助的作用，当2N1设定温度波动，控制器的两种控制方式进行切换，这样造成直接接触器控制的加热器频繁投切，进而造成交流接触器的温度升高、寿命缩短。

参考文献

[1]陈家斌.电气设备故障检测诊断方法及实例[M].北京：中国水利水电出版社，2003（3）.