基于ＡＲＭ的高精度温度校验仪制造技术

本实用新型专利技术基于ＡＲＭ的高精度温度校验仪涉及温度计量检测技术领域，本实用新型专利技术采用比例－模糊自整定ＰＩＤ控制方式从而解决目前工业电加热炉温度控制中精度和稳定度低，抗干扰能力不佳等问题。本实用新型专利技术主要包括温度输入设备、温度显示设备、检测实际温度的传感器、信号调理电路、模／数转换器、可控硅模块、外部加热器和比例－模糊自整定ＰＩＤ控制器，其中比例－模糊自整定比例积分微分控制器由移植了Ｌｉｎｕｘ２．６操作系统的ＡＲＭ９２０Ｔ内核构成，包括比例控制器和模糊自整定比例积分微分控制器两部分。本实用新型专利技术特别适用于对滞后及无超调系统，且要求高精度、高稳定性的工业温度控制系统。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于温度计量检测
，尤其涉及一种基于ARM的高精度温度校 验仪。
技术介绍
各类温度计都需要定期由计量检定机构进行校准，而以往温度计都要被送到计量 机构进行校验，这一过程费时、费事，而且费用比较高。而目前对于用于现场控制需要在线 校验的温度控制设备也不尽理想，由于工业上电加热炉是一个大惯性、大延时、大时变的非 线性受控对象，采用常规的控制方法的用于工业现场的温度校验设备，目前还难以达到理 想的控制目的。如中国技术专利ZL200620093696. 8公开了 一种在线温度校准仪，该温 度校准仪采用温度传感器、温度仪表和补偿导线连成一体进行温度校准，在一定程度上克 服了分立元件在温度校验设备使用中存在的问题。但是该温度校准采用的控制方法对于温 度控制精度和稳定度高，尤其需要快速动态调节和要求较高的抗干扰能力的温度校验来说 仍达不到要求。另外，在控制领域也常使用比例积分微分(PID)控制，但是传统的PID控制 由于存在不适应参数变化、超调大、抗干扰性能差等原因，在工业电加热炉的实际温度控制 中仍存在问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术基于ARM的高精度温度校验仪提供一种既保留了 传统PID控制的优点，同时又结合了模糊控制的健壮性强、干扰和参数变化对控制效果的 影响弱的优点，通过采用先设定温度输入，再通过PtlOO热电阻实时检测实际温度，实际温 度通过比例_模糊自整定PID控制器实现温度的实时调节控制达到与设定温度一致，且能 达到高的精度和稳定性。本技术基于ARM的高精度温度校验仪采用的技术方案主要包括温度输入 设备、温度显示设备、检测实际温度的传感器、信号调理电路、模/数(A/D)转换器、可控硅 模块和外部加热器，还包括比例-模糊自整定比例积分微分控制器，其中温度输入设备和 温度显示设备分别连接到比例-模糊自整定比例积分微分控制器，检测实际温度的传感器 依次通过信号调理电路和模/数转换器连接到比例_模糊自整定比例积分微分控制器，比 例-模糊自整定比例积分微分控制器的输出控制信号连接到可控硅模块，可控硅模块的输 出与外部加热器连接。所述的比例-模糊自整定比例积分微分控制器由移植了 LinuX2. 6操作系统的 ARM920T内核构成，包括比例控制器和模糊自整定比例积分微分控制器两部分，所述的比 例-模糊自整定比例积分微分控制器的输出信号为脉冲宽度调制(PWM)信号。所述的检测实际温度的传感器为PtlOO热电阻传感器，且为三线制的。所述的信号调理电路包括差分电压放大器和低通滤波器。所述的模/数转换器的采样时钟频率为2. 4576MHz。本技术基于ARM的高精度温度校验仪的有益效果采用本技术结构的校 验仪将比例_模糊自整定PID控制器用于电加热炉的温度控制，不仅具有很高的精度和稳 定性，而且具有较高的抗干扰能力，尤其适合于滞后及无超调系统的温度控制系统中；本发 明的控制部分使用移植了 LinuX2. 6操作系统并开发了系统软件的基于ARM9的硬件平台来 完成，从而使得本专利技术实用性更强。附图说明图1为本技术基于ARM的高精度温度校验仪的模块结构图；图2为本技术基于ARM的高精度温度校验仪的实施例结构图。具体实施方式如图1的本技术基于ARM的高精度温度校验仪的模块结构图中，由温度输入 设备输入设定温度后，检测实际温度的传感器检测的温度信号由信号调理电路和模/数转 换器处理成为数字信号送到比例_模糊自整定PID控制器，由该控制器输出PWM信号控制 可控硅的导通时间，从而控制外部加热器的加热情况。输入的温度及控制过程中检测的实 际温度可以实时地由温度显示设备显示出来。如图2为本技术的优选实施方式，图2中的电桥及PtlOO热电阻、仪表放大器 INA114、低通滤波器和A/D转换器共同构成本实施方式中的温度信号采集、调理及转换部 分。S3C2410A控制器完成比例-模糊自整定PID控制器的功能，输出PWM控制信号对加热 执行单元进行控制，从而完成温度的动态调节，图2中的加热执行单元可由三极管运放电 路、可控硅模块和外部加热器等构成。如图2的实施例，工作时，由操作人员通过键盘设定温度，并通过IXD显示设定的 温度值，由Ptioo热电阻检测控制对象实际温度值，通过仪表放大器INA114、低通滤波器 及A/D转换器将温度信号由S3C2410A的串行外围设备接口(SPI)送入控制器中，并实时 显示实际温度值。控制器求出输入的当前温度值与设定值的偏差，按照比例-模糊自整 定PID控制算法进行运算，确定下一时间输出PWM信号占空比，以控制可控硅的导通时间， 从而控制外部加热器的平均输出功率，实现温度控制。图2中的A/D转换器的外接晶振的 频率可设置为2. 4576MHz和1. 024MHz两种，使用时可进行频率选择，本实施例中采用频率 2. 4576MHz，有利于提高信号的转换精度。PtlOO热电阻传感器采用钼电阻为A级薄膜工业 钼电阻PtlOO，并选用三线制的，采用三线制可以大大减小导线电阻带来的附加误差。仪 表放大器INA114采用差动式双端输入，单端输出方式，以利于获得很低的失调电压与很小 的温度漂移，高的共模抑制比及极高的输入阻抗。S3C2410A控制器采用ARM920T内核，并 移植了 Linux2. 6操作系统，ARM920T内核具有32位地址总线，ARM920T内核外接两个并 接的16位数据宽度的SDRAM存储器，利用SDRAM作为系统运行中的交换数据单元，外接的 NandFlash具有极高的单元密度和很快的写入擦出速度，作为执行代码启动、程序以及数据 存储空间，外接的JTAG主要用于对芯片内部进行测试，另外实施例中还接有RS232接口，连 接PC机，可以大大加强对校验数据的存储、分析处理和显示功能。权利要求一种基于ARM的高精度温度校验仪主要包括温度输入设备、温度显示设备、检测实际温度的传感器、信号调理电路、模/数转换器、可控硅模块和外部加热器，其特征在于，还包括比例 模糊自整定比例积分微分控制器，其中温度输入设备和温度显示设备分别连接到比例 模糊自整定比例积分微分控制器，检测实际温度的传感器依次通过信号调理电路和模/数转换器连接到比例 模糊自整定比例积分微分控制器，比例 模糊自整定比例积分微分控制器的输出控制信号连接到可控硅模块，可控硅模块的输出与外部加热器连接。2.根据权利要求1所述的基于ARM的高精度温度校验仪，其特征在于，所述的比例_模 糊自整定比例积分微分控制器由移植了 LinuX2.6操作系统的ARM920T内核构成，包括比例 控制器和模糊自整定比例积分微分控制器两部分。3.根据权利要求1所述的基于ARM的高精度温度校验仪，其特征在于，所述的检测实际 温度的传感器为Ptioo热电阻传感器，且为三线制的。4.根据权利要求1所述的基于ARM的高精度温度校验仪，其特征在于，所述的信号调理 电路包括差分电压放大器和低通滤波器。5.根据权利要求1所述的基于ARM的高精度温度校验仪，其特征在于，所述的模/数转 换器的采样时钟频率为2. 4576MHz。6.根据权利要求1所述的基于ARM的高精度温度校验仪，其特征在于，所述的比例-模 糊自整定比例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＡＲＭ的高精度温度校验仪主要包括温度输入设备、温度显示设备、检测实际温度的传感器、信号调理电路、模／数转换器、可控硅模块和外部加热器，其特征在于，还包括比例－模糊自整定比例积分微分控制器，其中温度输入设备和温度显示设备分别连接到比例－模糊自整定比例积分微分控制器，检测实际温度的传感器依次通过信号调理电路和模／数转换器连接到比例－模糊自整定比例积分微分控制器，比例－模糊自整定比例积分微分控制器的输出控制信号连接到可控硅模块，可控硅模块的输出与外部加热器连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晋尧，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]