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基于dsPIC单片机的计量炉温控系统设计

夏添  
【摘要】:热电偶是一种常用的温度传感器,在热电偶长期工作过程中,其性能会逐渐偏移恶化,因此我国的计量法规规定,热电偶需要定期进行检定和修正,这就要求有一种计量炉来提供精确稳定的温度,以供在热电偶的检定流程中用。随着现代工业技术和标准的不断提高,国家计量法规对热电偶检定的要求也在逐步上升,现有的技术已经难以满足国家热电偶检定规程中对计量炉的温度范围、温控精度以及温控稳定性的要求。 针对目前在计量校准行业中的计量炉控制系统的缺点,本文提出了一种基于dsPIC数字控制器平台的的高精度计量炉温度控制系统,并对该系统进行了温控方法以及硬件平台的设计和实现。通过对设计样品的功能、性能以及EMC测试,证明了该系统能够长期稳定地在所要求的宽温度范围中使用。本文主要研究内容包括: 1.针对传统计量炉架构中采用的电阻式加热器功耗大,体积大等缺点,本文提出了一种新型的加热器控制结构,在该系统中使用了一种可重配置的加热器回路,在每个控制周期中,加热器的每组加热元件可以在不同时刻进行不同的连接组合。通过在生产过程中对产品进行校准并且写入控制参数,并且使系统在运行中在每个控制周期调节控制各个可控硅的导通占空比,可以保证整个计量炉温度工作区达到准确稳定均匀对称的温度曲线。 2.针对产品温度控制系统要求可靠性高,实时控制,具有一定运算量,以及功耗低等特点,本文采用了基于dsPIC数字控制器作为平台的单片机架构设计。在设计中通过对处理器外围电路进行了设计计算,保证了该系统在温度控制过程中的精度以及稳定性。并且通过对市电电压检测以及在控制算法中引入补偿,使系统在电源电压有波动的情况下仍然能够保证温度控制过程中的精度以及稳定性。 3.针对产品所适用的EMC电磁兼容规范以及电气设备安全规范,实现了温度控制系统的硬件平台。该硬件平台单板具有集成度高,体积小的特点。通过德国专业认证机构TUV-Rheinland的实验测试,产品符合EMC规范IEC61326-1:2006以及安全规范IEC61010-1,作为一款可应用于高温控制的产品,具有可靠,安全的特点。


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