简易高精度温度测控系统

唐杉林

(无锡市计量检定测试中心）



简易高精度温度测控系统

唐杉林

(无锡市计量检定测试中心）

摘要：工业产品的生产以及研发对温度的精确度有这很高的要求，尤其是大型的制造工业中更是如此，这是保障工业生产能够正常稳定按计划进行的必备条件。本文介绍了一种简易的高精度测控系统，简单的叙述了他的工作原理，希望有所助益。

关键词：系统设计；温度侧测控

在工业的生产中，通过温度测控精确把握温度从而顺利进行生产是工业发展的必然。传统的温度测控系统多数是通过将温度传感器采集到的温度信号进行分析，进行AD的转换，在单片机中进行进一步的处理加工，从此我们可以看出要提高工业温度测控器的温度准确度，就必须对温度传感器和转换器进行革新，本系统采用DSP为核心的高精度控制方式，下文将从软件和硬件系统两方面进行介绍。

1　总体系统设计

非线性晶体温度测控系统主要是由三部分组成的，其总的工作原理和众多的其他智能化系统一样，首先就是对有关的温度数据进行收集，主要是通过温度传感器和AD的转换器进行，其次是进行温度的控制，器控制的方式主要是通过驱动器和转换器等，为了实现温度的随时可控和管理，将设计相关的外围电路，例如键盘、储存器、报警电路等。

系统的工作原理就是非线性的晶温度竞夺Pt100的温度传感器转化为温度的信号，经过对温度的放大和分析，转换器将所得送入单片机中，通过外围电路进行温度的现实，更准确的将温度差以及温度变化的情况进行通过计算算出相应的温度控制量，经过对所得的控制量进行输出，经过驱动器和一系列的加热制冷，从而实现对温度的精确控制。

1.1系统的硬件设计

硬件的设计注重对温度量获取的温度传感器和转换器的研究，传统的传感器具有测量误差大，稳定性不强，自然温度控制的精度低一些，在温度传感器中选择使用铂电阻的传感器，因为它精度高、稳定性强、反映的速度快、对温度控制范围广等优势，这边是它能够制作成为温度传感器的原因所在100的铂电阻的阻值在使用中随着温度的上升下降进行不断的变化，通过一定的计算公式可以将温度与阻值的关系明确的表达出来。同时，根据我们的生活常识都可以知道，环境温度变化以及电阻自身发热等产生的热量会影响到温度变化，将会影响到温度精确度的测量，为此我们将采用电桥电路来提高温度测量的精确度，减少环境和设备本身的影响。电桥选用了超低噪音、精度高的AD R 4525为电压源，通过对电压、最大温度系数和输出噪音的控制降低相关因素的印象，从而满足测量的要求。

电桥输出的信号比较微弱，直接进行数据的分析存在着一定的困难，因此需要对信号进行放大，这主要是靠精密仪器放大器INA114来进行操作，经过A/D进行转换后送入单片机，接下来的工作原理将和之前的一样，通过计算得到准确的数值，求得所需的温度。单片机的处理主要是完成温度数据的采集和处理，可以完成其他数据的收集和控制，有较好的扩展性，在此基础上，选用具有浮点计算功能的芯片进行控制，主要选用执行速度快，计算机智能化处理能力强、外设资源多样的TMS320F28335来进行控制，再通过输出控制信号，从而实现驱动，进行下一步的工作。

驱动器驱动TEC，实现对非线性晶体的温度控制。所谓TEC就是利用效用原理制造出来的能够进行加热或者制冷的设备，其控制的主要方式是对通过的电流大小和方向进行控制来实现的，它可以避免现相关点在接近环境工作点时的震荡，性价比比较高，并且温度控制的精确度也极高。

1.2系统的软件设计高温度测控系统的软件设计，主要指在温度测控系统中常用的计算方式以及计算原理等。就目前而言，在温度控制中使用最广泛、最频繁的是PID控制算法，高精度的温度控制通过结构简单、控制精度高且使用便捷的DSP来实现对PID的控制，这样就能够通过计算机对控制量的比例进行实时的监控，减少比例调节的偏差，如果积分系数过大，则会产生超调现象，击飞系数过小则会降低系统的速率，通过检测对积分出现的偏差进行调整并进行有效的控制，实现温度的正常运行，提高对温度监控的稳定性控制，取得温度测控的最佳效果。

1.3外围电路设计

外围电路的设计主要是一个将确定好的数字进行显示、储存的过程。将测量好的温度值在显示器上进行显示，通过键盘设定我们想要的目标值，进行参数的修改，一定范围的报警系统处理等，实现计算机智能化下的电脑远程控制。

2　温度测控和程序设计

通过上文整个系统硬件、软件和外围电路的设计，我们可以清楚地认识到整个系统的程序运行，从最初的系统初始化，主要程序的运行、温度的收集和分析乃至最后参数修改进行数据的变化和控制等，实现对温度的精确测量，假设在室温为28摄氏度的环境下，系统将目标温度设计为45摄氏度，我们就可以通过高温度检测控制系统，对温度的数值和对应的时间等结合起来，在正常情况下，此系统能够保证温度控制的稳定性和精确性。

3　总结语

本文主要对一款系统进行简要的介绍，通过对高温度则控系统中的温度传感器等硬件设施和计算方式等软件设计、外围电路进行述说，实验证明此系统精确度、响应能力一会集成程度都很快，安全性和稳定也有很大程度的保证，在提高工业的生产效率、保证生产的顺利进行下我们都应该将其推广引用，实现对温度的高精度控制，保证工业生产温度控制的大关。

参考文献

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[2] 郝宁生,陆英.基于单片机的高精度多点数字温度测控系统[J] .微计算机信息,2000,05:33-34.

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[4] 王龙.基于铂电阻Pt100的高精度温度测控系统设计[J] .吉首大学学报(自然科学版),2009,03:71-73.

[5] 王延年.基于单片机的铂电阻高精度温度测控系统[J] .电子测量技术,2006,04:51-54.

Simple high precision temperature measurement and control system

Tang Shanlin
(Wuxi measuring and Testing Center)

Abstract：Industrial products production and R & D of temperature accuracy has the very high requirements, especially in large manufacturing industry is even more so.This is to ensure that industrial production can normally and steadily according to plan the necessary conditions.This paper introduces a simple high precision measurement and control system,and simply describes the principle of his work.

Keywords：system design;temperature measurement and control