基于CB3LP在溫度控制系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用
CB3LP具有本質(zhì)抗干擾能力,任何用單片機(jī)構(gòu)造的模糊控制器都不能與之比擬。對(duì)于時(shí)變參數(shù)、時(shí)變大純滯后難控被控對(duì)象,CB3LP控制波動(dòng)小于0.2%;對(duì)于易控被控對(duì)象,CB3LP控制波動(dòng)小于0.1‰。CB3LP外接一只電容和兩只二極管與內(nèi)電路構(gòu)造智能積分運(yùn)算,實(shí)現(xiàn)控制無(wú)靜差;在線自動(dòng)調(diào)整(嵌入單片機(jī)實(shí)施)或離線人工調(diào)整CB3LP外接電阻,使控制響應(yīng)動(dòng)態(tài)性能最優(yōu)化;CB3LP動(dòng)、靜態(tài)控制品質(zhì)優(yōu)于模糊控制;在線(或離線)調(diào)整控制性能簡(jiǎn)單;抗干擾能力強(qiáng)。由于有這么多明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì),其應(yīng)用范圍很廣,普遍應(yīng)用于高精度控制時(shí)變參數(shù)、時(shí)變大純滯后等難控對(duì)象;也可以替代PID控制器高精度控制易控被控對(duì)象。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/173310.htmCB3LP是函數(shù)型模糊控制芯片,它集成了一個(gè)函數(shù)化模糊推理,即直覺智能控制函數(shù),一個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)PWM發(fā)生器,用于構(gòu)造智能控制器。CB3LP的控制給定輸入和反饋輸入均為模擬電壓信號(hào);控制輸出分為模擬和PWM兩路輸出,客戶自選;通過改變外電路器件,可以加入雙模態(tài)控制和智能積分運(yùn)算。其引腳功能參見圖1。
圖1 CB3LP內(nèi)部原理框圖
CB3LP芯片在熒光定量PCR溫度控制系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)思路
熒光定量PCR系統(tǒng)由基本PCR、熒光檢測(cè)和上位機(jī)等部分組成?;綪CR是此儀器的基礎(chǔ),包括半導(dǎo)體制冷片、溫度采集與處理等部分,必須具有精確控溫、快速升降溫、溫度均勻一致等PCR儀的基本要求,保證PCR過程的順利完成。熒光檢測(cè)部分包括激勵(lì)光源、光電倍增管、信號(hào)采集與處理等部分。上位機(jī)部分包括數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)分析軟件,主要負(fù)責(zé)從下位機(jī)采集數(shù)據(jù),形成實(shí)時(shí)圖形,并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖形分析,得到目標(biāo)DNA片段的含量和其他檢測(cè)報(bào)告信息等;同時(shí),在上位機(jī)里,根據(jù)所測(cè)樣品的PCR反應(yīng)條件,設(shè)置相應(yīng)的溫度參數(shù)、控溫時(shí)間以及循環(huán)次數(shù)等,然后使系統(tǒng)進(jìn)入快速升溫、恒溫、快速降溫、恒溫等PCR循環(huán)過程,直至所有的循環(huán)結(jié)束。
圖2所示是CB3LP芯片在溫度控制系統(tǒng)中的原理框圖。上位機(jī)通過串口發(fā)出給定溫度信號(hào)給單片機(jī),經(jīng)DAC芯片(AD667)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào),由雙運(yùn)放LM358放大后,加到CB3LP芯片的控制給定輸入端;同時(shí),測(cè)溫電橋?qū)T100鉑電阻轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào),經(jīng)過三運(yùn)放INA118和兩級(jí)單運(yùn)放3140放大后,分兩路輸出,一路到CB3LP芯片,另一路到ADC芯片AD574,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后送至單片機(jī)和設(shè)定溫度進(jìn)行比較,控制單片機(jī)輸出加熱、制冷控制信號(hào)。最后,再通過光耦和CB3LP芯片輸出的PID控制信號(hào)混合輸出已經(jīng)PID調(diào)節(jié)好的加熱、制冷控制信號(hào)給半導(dǎo)體制冷片的電源換向電路,實(shí)現(xiàn)制冷片的加熱和制冷精確控溫。
圖2 CB3LP芯片在溫度控制系統(tǒng)中的原理框圖
CB3LP芯片在溫度控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用設(shè)計(jì)
1.測(cè)溫電橋及信號(hào)放大電路
測(cè)溫電橋及信號(hào)放大電路如圖3所示,由R5、R7、R8、R9、PT1鉑電阻組成測(cè)溫電橋,將PT100鉑電阻轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)。PT100在0℃的時(shí)候電阻值為100Ω,然后溫度每升高一度,電阻值增加0.385Ω。在0℃條件下,使PT1電阻為100Ω,調(diào)節(jié)R9,使橋的B、D兩端電勢(shì)相等,這時(shí)電橋達(dá)到平衡。當(dāng)外界溫度改變時(shí),傳感器PT100阻值會(huì)有相應(yīng)變化,B、D兩端電勢(shì)不再相等,這時(shí)電橋處于非平衡狀態(tài)。B、D之間有負(fù)載電阻R10、R11,其輸出電壓為VBD。如果使R5、R7和R8保持不變,那么PT1變化時(shí)VBD也會(huì)發(fā)生變化。
根據(jù)PT1與VBD的函數(shù)關(guān)系,通過檢測(cè)橋路的非平衡電壓VBD,能反應(yīng)出橋臂電阻PT1的微小變化,這就是非平衡電橋工作的基本原理。為使測(cè)溫更準(zhǔn)確,沒有使用外接電源的+5V供電,而是使用了穩(wěn)壓器TL431,其VOUT=(1+R3/R4)?Vref=2×2.5V=5V。
圖3 測(cè)溫電橋及信號(hào)放大電路
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評(píng)論