基于單片機的密閉容器內(nèi)壓力控制系統(tǒng)設(shè)計

介紹一種用單片機作為控制器，實現(xiàn)對密閉容器內(nèi)汽液混合狀態(tài)下的蒸汽壓力和爐壁溫度進(jìn)行控制的方案。該控制器采用模糊控制技術(shù)，適用于非線性、時變和時滯系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，它具有無超調(diào)、無靜差、魯棒性強等特點。

1系統(tǒng)的硬件組成

總體的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

選用PIC16C74單片機作為主控制芯片，它有40根引腳，振蕩頻率可達(dá)20MHz，內(nèi)含4KB的程序存儲器和192Bytes的RAM。內(nèi)置3個定時器，2個*模塊，一個同步串行通信接口，一個5輸入通道的8位A/D轉(zhuǎn)換模塊，并提供了12個中斷源。

1.2測溫電路部分

本電路的測溫傳感元件采用電阻溫度探測器(RTD)。阻值RT與溫度T有如下對應(yīng)關(guān)系：RT=R0(1+AT+BT2-100CT3+CT4)其中：R0為0℃時的阻值，A、B、C均為恒定的常數(shù)。本系統(tǒng)中選用Honeywell公司的HEL-700鉑金RTDs。

其電路設(shè)計為圖2所示。V0為輸出電壓，RT為溫度T時的阻值。則：V0=[(1+RT/1000)-1]*10/10=0.001RT。根據(jù)圖2電路輸出的電壓值及上式計算出此時的RT值，從而通過已知的RTD的電阻/溫度關(guān)系得出測點處的溫度值。也可通過在輸出電壓V0后接差動輸入比例運算電路，實現(xiàn)輸出電壓值與測點處溫度值的一一對應(yīng)關(guān)系。之后，便可直接接單片機的一路模擬輸入。

1.3測壓電路部分

測壓部分電路如圖3所示。本系統(tǒng)采用的壓力傳感器為Honeywell公司的SCC系列產(chǎn)品，壓力傳感器起到惠斯登橋的作用，在恒流源驅(qū)動時可提供穩(wěn)定的溫度輸出。圖3中，SCC前邊的電路提供恒流源;后邊的電路中，U3、U4、U5、U6均為集成運算放大器，利用U3、U4作為跟隨器，可以起隔離作用，避免后邊電路中的信號對前邊電路產(chǎn)生影響。R3為電位器，調(diào)節(jié)它可以進(jìn)行壓力傳感器偏置的校準(zhǔn)，調(diào)節(jié)R7可以改變壓力傳感器輸出的電壓的放大倍數(shù)。