Diseño de sistema de control de temperatura basado en microcontrolador

Capítulo 1 Introducción 1. 1 Antecedentes del tema A prueba de humedad, a prueba de moho, anticorrosión y a prueba de explosiones son contenidos importantes del trabajo diario en el almacén y son indicadores importantes para medir la calidad de gestión de almacén. Afecta directamente la vida útil y la confiabilidad laboral de los materiales de reserva. Para garantizar el buen desarrollo del trabajo diario, lo principal es reforzar el control de la temperatura y la humedad en el almacén. Sin embargo, el método tradicional consiste en utilizar equipos de prueba como higrómetros, higrómetros de cabello, medidores bimetálicos y tiras reactivas de humedad, y realizar inspecciones manuales para ventilar, deshumidificar y enfriar los almacenes que no cumplen con los requisitos de temperatura y humedad. Este método de prueba manual requiere mucho tiempo, trabajo, ineficiencia y la temperatura y la humedad de la prueba tienen grandes errores y aleatoriedad. Por lo tanto, necesitamos un instrumento de medición de temperatura y humedad preciso, fácil de usar y de bajo costo. 1.2 Proceso de diseño y requisitos del proceso 1. Funciones básicas ~ Detectar temperatura y humedad ~ Mostrar temperatura y humedad ~ Alarma de exceso de límite 2. Parámetros técnicos principales ~ Rango de detección de temperatura: -30 ℃ -+50 ℃ ~ Precisión de medición: 0,5 ℃ ~ Humedad rango de detección: 10%-100%RH~ Precisión de detección: 1%RH~ Modo de visualización: Temperatura: pantalla de cuatro dígitos Humedad: pantalla de cuatro dígitos~ Modo de alarma: Alarma sonora accionada por transistor Capítulo 2 Comparación y demostración de esquemas cuando El microcontrolador se utiliza como sistema de medición y control, el sistema siempre debe tener un canal de entrada para la señal a medir y la computadora debe recoger la información de entrada necesaria. Para el sistema de medición, cómo obtener con precisión la señal medida es su tarea principal; para el sistema de medición y control, probar el estado del objeto controlado y monitorear las condiciones de control también son vínculos indispensables. Los sensores son el vínculo principal para lograr la medición y el control y son componentes clave del sistema de medición y control. Sin sensores que capturen y conviertan de manera precisa y confiable las señales medidas originales, toda medición y control precisos será imposible. La medición y el control automatizados de los procesos de producción industrial se basan casi principalmente en varios sensores para detectar y controlar diversos parámetros en el proceso de producción, de modo que los equipos y sistemas puedan funcionar normalmente de la mejor manera, garantizando así una alta eficiencia y una alta calidad de producción. 2. 1 Selección del sensor de temperatura Opción 1: Usar un sensor de temperatura de resistencia térmica. La resistencia térmica es un elemento de medición de temperatura fabricado utilizando las características de la resistencia del conductor que cambia con la temperatura. Actualmente, se utilizan ampliamente resistencias térmicas de platino, cobre, níquel y otras. Sus características principales son la alta precisión, el amplio rango de medición y la conveniente medición a larga distancia. El platino tiene propiedades físicas y químicas extremadamente estables, fuerte resistencia a la oxidación, fácil purificación, buena replicabilidad, buenas propiedades industriales y alta resistividad. Por lo tanto, las resistencias de platino se utilizan para mediciones de temperatura de alta precisión y estándares de temperatura en pruebas industriales. Las desventajas son que es caro, tiene un coeficiente de temperatura pequeño, se ve muy afectado por los campos magnéticos y se contamina fácilmente y es quebradizo en el medio reductor. De acuerdo con el rango de medición de temperatura estándar IEC -200 ~ 650 ℃, cuando la relación de resistencia de Baidu W (100) = 1,3850, R0 es 100 Ω y 10 Ω, el nivel A de error de medición permitido es ± (0,15 °C + 0,002 |t|) , el nivel B es ±(0,3℃+0,005 |t|). Las resistencias de cobre tienen un coeficiente de temperatura mayor que las resistencias de platino, son más baratas y más fáciles de purificar y procesar; sin embargo, su resistividad es pequeña y su estabilidad en medios corrosivos es pobre; Utilizado en la industria para medir temperatura de -50 a 180°C. Opción 2: utilice AD590, que tiene un rango de medición de temperatura de -55 °C a +150 °C y alta precisión. El error no lineal del engranaje M dentro del rango de medición de temperatura es ±0,3°C. AD590 puede soportar un voltaje directo de 44 V y un voltaje inverso de 20 V, por lo que el dispositivo no se dañará si se conecta al revés. Fiable de usar. Solo necesita alimentación de CC para funcionar y no se requiere corrección lineal, por lo que es muy conveniente de usar y la excusa es muy simple. Como característica del sensor de tipo de salida de corriente, en comparación con el tipo de salida de voltaje, tiene una gran capacidad para resistir interferencias externas. La señal de medición del AD590 se puede transmitir a una distancia de más de 100 metros. Comparación exhaustiva del Esquema 1 y el Esquema 2. El Esquema 2 es más adecuado para la selección de sensores de temperatura en este sistema de diseño. 2. 2 Selección de sensores de humedad Hay muchas formas de medir la humedad del aire. El principio es obtener indirectamente la cantidad de agua absorbida por una sustancia y el contenido de humedad del aire circundante en función de los cambios en las propiedades físicas o químicas causadas por una. Sustancia que absorbe humedad del aire circundante. Los sensores de humedad capacitivos, resistivos y de expansión miden la humedad en función de los cambios en la constante dieléctrica, la resistividad y el volumen de sus materiales poliméricos después de absorber la humedad. Opción 1: Utilice el sensor de humedad HOS-201. El sensor de humedad HOS-201 es un sensor de interruptor de alta humedad. Su voltaje de funcionamiento es inferior a 1 V CA, la frecuencia es de 50 HZ ~ 1 KHZ, el rango de medición de humedad es 0 ~ 100% RH, el rango de temperatura de trabajo es 0 ~ 50 ℃ y el. la impedancia es del 75 % 1 MΩ a RH (25 °C). Este tipo de sensor se usó originalmente para interruptores y no puede detectar humedad en un amplio rango de frecuencia. Por lo tanto, se usa principalmente para determinar el nivel de humedad por encima o por debajo de un valor específico. Sin embargo, este sensor sólo tiene buena linealidad cuando se usa dentro de un cierto rango y sus características lineales se pueden utilizar de manera efectiva. Opción 2: Utilice el sensor de humedad HS1100/HS1101. El sensor capacitivo HS1100/HS1101 es equivalente a un dispositivo capacitivo en la estructura del circuito y su capacitancia aumenta a medida que aumenta la humedad del aire medida.

Intercambiabilidad completa sin calibración, alta confiabilidad y estabilidad a largo plazo, tiempo de respuesta rápido, estructura de polímero sólido patentada, dos productos de paquete: contacto superior (HS1100) y contacto lateral (HS1101), adecuado para voltaje lineal. Hay dos circuitos, salida y frecuencia. salida, adecuado para procesos automáticos de enchufe y ensamblaje automático en líneas de fabricación. La humedad relativa está dentro del rango de 1%---100%RH; la capacitancia cambia de 16pF a 200pF y el error no es superior a ±2%RH; el tiempo de respuesta es inferior a 5S; el coeficiente de temperatura es 0,04; pF/°C. Se puede observar que la precisión es mayor. Comparación completa del Esquema 1 y el Esquema 2, aunque el Esquema 1 cumple con los requisitos de precisión y rango de humedad de medición, tiene buena linealidad cuando se usa solo dentro de un cierto rango y sus características lineales se pueden utilizar de manera efectiva. Además, no existe ningún requisito de temperatura de -30~50 ℃ en este sistema de diseño. Por lo tanto, elegimos la opción 2 como sensor de humedad de este diseño. 2. 3 Selección de canales de adquisición de señal En este sistema de diseño, la señal de entrada de temperatura es una señal analógica de 8 canales, que requiere una estructura multicanal. Solución 1: utilice múltiples canales de entrada analógica paralelos. Las características del canal analógico de esta estructura son: (1) Se pueden seleccionar dispositivos de diferentes niveles de rendimiento según los requisitos de cada medida de entrada. El costo total se puede reducir. (2) El hardware es complejo y tiene una alta tasa de fallas. (3) El software es sencillo y cada canal se puede programar de forma independiente. Opción 2: utilizar múltiples canales de entrada analógica de tiempo compartido. Las características del canal analógico de esta estructura son: (1) Altos requisitos para ADC y S/H. (2) La velocidad de procesamiento es lenta. (3) El hardware es simple y el costo es bajo. (4) El software es relativamente complejo. Comparación integral del Esquema 1 y el Esquema 2. El Esquema 2 es más adecuado para los requisitos de entrada analógica de este sistema de diseño. Comparando su diagrama de bloques, el Esquema 2 tiene la ventaja sobresaliente de un hardware simple, por lo que se selecciona el Esquema 2 como canal de entrada de señal.

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