一种加热炉温度控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种加热炉控制系统，其特征在本控制对象电阻加热炉功率为800W，由220V交流电供电，采用双向可控硅进行控制。本设计针对一个温度区进行温度控制，要求控制温度范围50～350C，保温阶段温度控制精度为正负1度。选择合适的传感器，计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。
【专利说明】
一种加热炉温度控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种加热炉温度控制系统，尤其设计一种基于单片机实现的加热炉温 度控制系统。
【背景技术】
[0002] 电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等 各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。对于这样一个 具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象，很难用数学方法建立 精确的数学模型，因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。
[0003] 单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制方便简单和灵活性大等优点，在工业控 制系统、智能化仪器仪表等诸多领域得到广泛应用。采用单片机进行炉温控制，可以提高控 制质量和自动化水平。
【发明内容】
[0004] 在本控制对象电阻加热炉功率为800W，由220V交流电供电，采用双向可控硅进行 控制。本设计针对一个温度区进行温度控制，要求控制温度范围50~350C，保温阶段温度 控制精度为正负1度。选择合适的传感器，计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制 器控制加热电阻两端的电压。其对象问温控数学模型为：
[0006] 其中：时间常数Td = 350秒
[0007] 放大系数Kd = 50
[0008] 滞后时间t = 10秒
[0009] 控制算法选用改PID控制。
[0010] 本系统的单片机炉温控制系统结构主要由单片机控制器、可控硅输出部分、热电 偶传感器、温度变送器以及被控对象组成。
【附图说明】
[0011] 图1是系统的硬件结构框图
[0012] 图中：1_单片机；2-键盘；3-LED显示；4-通信接□ ;5_报警电；6-A/D转换；7-测 量变送；8-温度检测；9-温度；10-D/A转换；11-驱动电路；12-加热电阻。
【具体实施方式】
[0013] 本系统的单片机炉温控制系统结构主要由单片机控制器、可控硅输出部分、热电 偶传感器、温度变送器以及被控对象组成。
[0014] 本系统所需电源有220V交流市电、直流5V电压和低压交流电，故需要变压器、整 流装置和稳压芯片等组成电源电路。电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的 电压值，然后通过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含 有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随 电网电压波动（一般有+-10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波 电路之后，还需要接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维 持输出直流电压稳定。整流装置采用二极管桥式整流，稳压芯片采用78L05,配合电容将电 压稳定在5V，供控制电路、测量电路和驱动执行电路中弱电部分使用。除此之外，220V交 流市电还是加热电阻两端的电压，通过控制双向可控硅的导通与截止来控制加热电阻的功 率。低压交流电即变压器二次侧的电压，通过过零检测电路检测交流电的过零点，送入单片 机后，由控制程序决定双向可控硅的导通角，以达到控制加热电阻功率的目的。
[0015] 在检测装置中，温度检测用WZP-231铂热电阻（PtlOO)，采用三线制接法，采样电 路为桥式测量电路，其输入量程为50~350。°C，经测量电路米样后输出2~5V电压，再经 模数转换芯片ADC0809进行转换，变为数字量后送入单片机进行分析处理。
[0016] 硬件输出通道主要包括加热电阻的控制环节，而此控制环节的核心是双向可控 硅，但电路的关键是设计双向可控硅的驱动电路。双向可控硅的通断直接决定加热电阻的 工作与不工作，本部分用带过零触发的光耦M0C3061来驱动。
[0017] 在驱动电路中，由于是弱电控制强电，而弱电又很容易受到强电的干扰，影响系统 的工作效率和实时性，甚至烧毁整个系统，导致不可挽回的后果，因此必须要加入抗干扰措 施，将强弱电隔离。光耦合器是靠光传送信号，切断了各部件之间地线的联系，从根本上对 强弱电进行隔离，从而可以有效地抑制掉干扰信号。此外，光耦合器提供了较好的带宽，较 低的输入失调漂移和增益温度系数。因此，能够较好地满足信号传输速度的要求，且光耦合 器非常容易得到触发脉冲，具有可靠、体积小、等特点。所以在本系统设计中采用了带过零 检测的光电隔离器M0C3061，用来驱动双向可控硅并隔离控制回路和主回路。
【主权项】
1.本发明公开了一种加热炉控制系统，其特征在本控制对象电阻加热炉功率为800W， 由220V交流电供电，采用双向可控硅进行控制。本设计针对一个温度区进行温度控制，要 求控制温度范围50~350C，保温阶段温度控制精度为正负1度。选择合适的传感器，计算 机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。
【文档编号】G05D23/24GK105892526SQ201410764464
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月27日
【发明人】金佛荣
【申请人】金佛荣