毕业设计之温度控制器开题报告及文献综述

2026/1/19 16:53:44

2. 温度控制部分:实现对温度控制的方法很多,有采用模拟电路实现的,也有采用计算机构成的智能控制。模拟控制温度的方法主要有开关式控制法、比例式控制法和连续式控制法。开关式控制是将检测的温度信号和设定的温度值通过比较器比较后,驱动一开关器件(一般是继电器)控制加热器的通断。如当测量的温度低于设定的温度值时,驱动电路使继电器接通加热器的电源,使温度上升;当温度高于设定的温度时,驱动电路使继电器断开加热器的电源,停止对加热器的加热,温度将下降。这样继电器反复动作,温度将被控制在设定值附近。

开关式温度控制方法的优点是电路简单,缺点是控制精度较低,并且在设定温度附近,频繁启动继电器,影响继电器的使用寿命。比例式控制是选择一个固定的时间T作为控制周期,选择控制周期的长短一般根据加热的热容量选取,热容量大的可选择控制周期长一些,一般选择T=10~15秒。当温度低于设定的温度较多时,在一个控制周期T内接通加热器电源的时间就比较长(假设为t),随着温度的升高,加热时间t逐渐减少;当温度高于设定的温度时,加热时间t等于零,温度逐渐下降,最后使温度接近稳定。该方法控制温度精度将大大提高。连续控制是根据测量温度的大小自动连续调节加热器电流的大小,当温度大于设定的温度时,可自动的控制减小加热器的电流,反之则增大电流,可使温度自动的保持在设定的温度上,该方法控制稳定的精度最高,电路也比较复杂,同时要求一个可控的功率器件实现对加热器电流大小的控制。

3.显示部分:该部分主要是使用A/D转换器将模拟电压或电流转换成数字量。最

后再通过数码管等显示出来。实现A/D转换的方法很多,常用的有双积分式A/D转

换器、逐次逼近式A/D转换器和并行比较式A/D转换器等。

进入21世纪后,智能温度控制器正朝着高精度、总线标准化、高可靠性及安全性以及网络化虚拟化方向迅速发展:

1.提高温度控制器测温精度和分辨力:传统的A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术,其噪声容限低,抑制混叠噪声及量化噪声的能力比较差。新型智能温度控制器普遍采用了高性能的Σ-Δ式A/D转换器,它能以很高的采样速率和很低的采样分辨力将模拟信号转换成数字信号,再利用过采样、噪声

整形和数字滤波技术,来提高有效分辨力。也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。

2.增加温度控制器测试功能:智能温度控制器正从单通道向多通道的方向发展,这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。智能温度控制器都具有多种工作模式可供选择,主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式,有的还增加了低温极限扩展模式,操作非常简便。对某些智能温度控制器而言,主机(外部微处理器或单片机)还可通过相应的寄存器来设定其A/D转换速率,分辨力及最大转换时间。

3.温度控制器总线技术的标准化与规范化:智能温度控制器的温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化,所采用的总线主要有单线(1-Wire)总线、I2C总线、SMBus总线和spI总线。采用的温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。

4.温度控制器可靠性及安全性设计:传统的A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术,其噪声容限低,抑制混叠噪声及量化噪声的能力比较差。新型智能温度控制器普遍采用了高性能的Σ-Δ式A/D转换器,它能以很高的采样速率和很低的采样分辨力将模拟信号转换成数字信号,再利用过采样、噪声整形和数字滤波技术,来提高有效分辨力。Σ-Δ式A/D转换器不仅能滤除量化噪声,而且对外围元件的精度要求低;由于采用了数字反馈方式,因此比较器的失调电压及零点漂移都不会影响温度的转换精度。这种智能温度控制器兼有抑制串模干扰能力强、分辨力高、线性度好、成本低等优点。为了避免在温度控制器系统受到噪声干扰时产生误动作,在AD7416/7417/7817、LM75/76、MAX6625/6626等智能温度传感器的内部,都设置了一个可编程的“故障排队

(fAultqueue)”计数器,专用于设定允许被测温度值超过上、下限的次数。仅当被测温度连续超过上限或低于下限的次数达到或超过所设定的次数n(n=1~4)时,才能触发中断端。若故障次数不满足上述条件或故障不是连续发生的,故障计数器就复位而不会触发中断端。这意味着假定n=3时,那么偶然受到一次或两次噪声干扰,都不会影响温控系统的正常工作。ACPI(AdvAnced ConfigurAtion

And Power InterfAce,即“先进配置与电源接口”)规范的温控系统。这种系统具有完善的过热保护功能,可用来监控笔记本电脑和服务器中CPU及主电路的温度。一旦温度超出所设定的上、下限时, INT端立即使主机产生中断,再通过电源控制器发出信号,迅速将主电源关断起到保护作用。此外,当温度超过极限温度时,严重超也能直接关断主电源,并且该端还可通过独立的硬件关断电路来切断主电源,以防主电源控制失灵。上述三重安全性保护措施已成为国际上设计温控系统的新观念。

5.虚拟温度控制器和网络温度控制器:(1)虚拟温度控制器,虚拟温度控制器是基于温度控制器硬件和计算机平台、并通过软件开发而成的。利用软件可完成温度控制器的标定及校准,以实现最佳性能指标。最近,美国B&K公司已开发出一种基于软件设置的TEDS型虚拟传感器,其主要特点是每只传感器都有唯一的产品序列号并且附带一张软盘,软盘上存储着对该传感器进行标定的有关数据。使用时,传感器通过数据采集器接至计算机,首先从计算机输入该传感器的产品序列号,再从软盘上读出有关数据,然后自动完成对传感器的检查、传感器参数的读取、传感器设置和记录工作。(2)网络温度控制器,网络温度控制器是包含数字传感器、网络接口和处理单元的新一代智能温度控制器。它通过数字传感器首先将被测温度转换成数字量,再送给微控制器作数据处理。最后将测量结果传输给网络,以便实现各传感器之间、传感器与执行器之间、传感器与系统之间的数据交换及资源共享,在更换传感器时无须进行标定和校准,可做到“即插即用(Plug&PlAy)”,这样就极大地方便了用户。

总 结

目前检测温度的传感器很多,其测量范围、应用场合等也不尽相同。其中电偶温度传感器在工业生产和科学研究中已得到了广泛的应用,它是将温度信号转化成电动势。它属于自发电型传感器,测量温度时可以不需要外加电源;且具有结构简单,使用方便,热电偶的电极不受大小和形状的限制;测量温度范围广等优点。集成电路技术的迅速发展,各种类型的集成温度传感器应用越来越多。

就目前情况而定,智能电子式温度控制器必将在短期内全面取代机械式温度控制器。此外,智能温度控制器还将在精度、功能、可靠性及安全性等方向迅速发展。以后全面智能化的温度控制器使用将更加方便,功能将更加强大,且更可靠,更安全。且目前各界研究温度控制器,目的大致相同,但方法、技术各具一格,且各有千秋。故有综各界之成果设计一新型温度控制器的想法。目前面临的问题就是如何才能做到取长补短,从而来设计出新型的温度控制器。

参考文献

1. 王志刚.《现代电子线路》M.第四版.北京:清华大学出版社,2008; 2. 高西全,丁玉玉.《数字信号处理》M.第三版.西安电子科技大学出版社,2008; 3. Joyec Van de Vvegte.《Fundamentals of Digital Signal Processing》M.北京:电子工业出版社,2003;

4. 王宏.《MATLAB6.5及其在信号处理中的应用》M.北京:清华大学出版社,2004; 5. Proakis J G,Manolakis D G.《数字信号处理:原理、算法与应用》G.北京:电子工业出版社,2004;

6. 髙西全,丁玉美.《数字信号处理——原理、实现及应用》M.北京:电子工业出版社,2006;

7. 张仕兵.《单片机原理及应用》M.北京:高等教育出版社,2003.7; 8. 雷霖.《微机自动检测与控制系统设计》M.北京:电子工业出版社,2003.4; 9. 王建坤.《MAX+PlusII入门与提高》M.北京:清华大学出版社,2004; 10.王伟.《Veri Log HDL程序设计与应用》M.北京:人民邮电出版社,2005; 11.陈松,金鸿.《电子设计自动化技术》M.南京:东南大学出版社,2003; 12.骆新全,黄玲玲.《电子仿真与PCB设计——Pspiace8.0, Multisim2001及Protel 99SE的应用》G.北京:北京航空天大学出版社,2004;

13.章锡鹤,盛鸿宇.《印制电路板电路设计实训教材》M.北京:科学出版社,2005; 14.路而红.《专用集成电路设计与电子设计造化》M.清华大学出版社,2004; 15.王金明.《数字系统设计与Verilog HDL》M.第2版.北京:电子工业出版社,2005;

16.Mark Balch.《Complete Digital Design》M.McGraw Hill.2003;

17.姜雪松,张海风.《可编程逻辑器件和EDA设计技术》M.北京:机械工业出版社,2006;

18.徐欣,于红旗,易凡,卢启中.《基于FPGA的嵌入式系统设计》M.北京:机械工业出版社,2005;

19.黄智伟.《FPGA系统设计与实践》M.北京:电子工出版社,2005;

20.陈曾平,刘平,马云.《电子设计基础与专用系统构成》M.北京:科学出版社,2006.9


毕业设计之温度控制器开题报告及文献综述.doc 将本文的Word文档下载到电脑
搜索更多关于: 毕业设计之温度控制器开题报告及文献综述 的文档
相关推荐
相关阅读
× 游客快捷下载通道(下载后可以自由复制和排版)

下载本文档需要支付 10

支付方式:

开通VIP包月会员 特价:29元/月

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信:xuecool-com QQ:370150219