炉温控制系统总体方案设计
1.1 硬件系统设计
根据实际环境,本设计选用普通的电阻炉为研究对象,其外形是圆柱体,炉腔内放置加热元件,并选择相应的技术指标:电阻炉的额定功率为2kw,额定电压为220v,额定温度为1200°c,主要实现电阻炉内的温度控制,其中,包含有温度测量、温度显示、预定温度、调节温度和报警等要求。
本文设计的智能电阻炉采用stm32单片机,采用pid算法对电阻炉的温度进行控制和调节,其硬件系统结构如下图1所示。
图1硬件系统结构中stm32单片作为主控模块,是整个温控系统的核心电路,对整个电阻炉温度的智能控制起着决定性作用。其工作电压为2-3.6v,可以在-40-85°c的温度范围内进行正常的工作,这个温度范围基本上满足大多数工业的要求,并具有低能耗、高效率等特点,以此得到广大设计着的青睐。
温度电路主要是将测量温度的模拟量转化成数字量的电路,是控制系统中最重要的组成部分之一[3]。传感器的测量元件一般选用热电偶,热电偶是一种热电型的温度传感器,它能将温度信号转化成毫伏级的模拟电势信号,从而实现温度的测量和信号的转换。
电阻炉的温度控制器是通过控制加在电阻炉炉丝两端的电压达到控制炉温的目的。本文设计的电阻炉智能温度控制器,其执行元件选用固态继电器,该固态继电器由固态电子元器件组成,没有触点的电子开关,仅仅用毫安级的信号就可以控制大功率电路的通电和断电。由于不存在机械结构的动作,避免了机械磨损等缺陷,也不会有噪音等现象的产生,这样使得其使用寿命较长。