溫箱溫度控制設計

PT100四線(xiàn)法連接電路通常稱(chēng)為Kelvin電路，對于每個(gè)測試點(diǎn)都有一條激勵線(xiàn)F和一條檢測線(xiàn)S，各自構成獨立回路，同時(shí)要求檢測線(xiàn)S必須接到一個(gè)有極高輸入阻抗的測試回路，使流過(guò)檢測線(xiàn)S的電流極小，近似為零。圖中r表示引線(xiàn)和探針與測試點(diǎn)的接觸電阻之和。HF為高電位施加線(xiàn)，LF為低電位施加線(xiàn)，HS為高電位檢測線(xiàn)，LS為低電位檢測線(xiàn)。由于流過(guò)測試回路的電流為零，在r3、r4上的電壓降為零，而激勵電流I在r1、r2上的壓降不響I在被測的鉑電阻上的壓降，所以可以準確計算出鉑電阻的阻值。這樣就消除了引線(xiàn)上的電壓，實(shí)現高精度的溫度采集。

單片機MSP430F149的內部具有8路12位精度的模數轉換器，帶有采樣保持功能，通過(guò)模數采樣讀入端口溫度電壓信號，相應的模數轉換公式轉化成實(shí)際溫度數值并存儲，然后將溫度數值發(fā)送到數碼管顯示出溫度。
2．3 溫度控制
開(kāi)始的時(shí)候設定好溫箱的目標溫度值。系統開(kāi)始進(jìn)行溫度采集，通過(guò)外接的鉑電阻獲得。將采集到的溫度和目標溫度進(jìn)行比較，當采集的溫度低于目標溫度的時(shí)候，由控制中心單片機輸出控制信號，通過(guò)對加熱絲進(jìn)行加熱，實(shí)現加熱操作；當采集的溫度高于目標溫度的時(shí)候，由控制中心單片機輸出控制信號，通過(guò)控制壓縮機，實(shí)現降溫操作；反復對溫度進(jìn)行測量，比較，這樣一直持續，以保證溫箱溫度被控制在恒溫狀態(tài)以下，以此達到溫箱溫度控制的目的。具體的操作步驟如下：
2．3．1 加熱操作
采集的溫箱溫度與預設的目標溫度進(jìn)行比較，當所測溫度低于目標溫度的時(shí)候，啟動(dòng)加熱操作。加熱操作的過(guò)程為：
選用的是鐵鉻鋁電熱合金類(lèi)型的加熱絲，其平均功率是2000W，額定電壓為220V，長(cháng)度為20cm，由于溫箱的大小為1m3，經(jīng)過(guò)計算完成整個(gè)溫箱的加熱過(guò)程，從-50℃～150℃需要40min，將加熱絲外接在溫度控制器電路中，單片機MSP430F149通過(guò)P1．1發(fā)出控制信號，控制可控硅的通斷就可實(shí)現加熱絲的工作狀態(tài)，只要改變P1．1的接通時(shí)間就能實(shí)現加熱功能。由于加熱絲存在熱慣性和時(shí)間滯后等特性，為了使控制更加精確，比較溫度之后的差值大小采用不同寬度的脈沖進(jìn)行控制，這樣來(lái)實(shí)現加熱絲的加熱操作。為了避免造成局部溫度過(guò)高、受熱不均勻，以達到平衡加熱的效果，在加熱絲的側面并聯(lián)一個(gè)可控風(fēng)扇，保證加熱過(guò)程的均勻受熱。加熱原理圖如圖5所示。