一種基于ＰＩＣ單片機的溫度檢測與控制方法研

【摘 要】文中介紹了一種基于PIC單片機的溫度檢測與控制系統。主要是以PIC18F25J10單片機為控制器核心，結合熱電偶測溫及其一種新型的冷端補償電路，采用固態繼電器以PWM方式進行溫度控制。軟件采用具有純滯后一階環節的PID算法程序。該系統具有溫度控制范圍廣、精度高，可靠性高、成本低等特點。

【關鍵詞】PIC單片機熱電偶PWMPID算法

0 引言

溫度是工業控制中主要的被控參數之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機械等工業中，具有舉足輕重的作用。對于不同場所、工藝，所需的溫度范圍、精度要求，則采用的測溫元件、測溫方法以及對溫度的控制方法也將不同。

在服裝、食品等一些輕工業中，對溫度控制的范圍、精度有特殊的要求，且對溫控設備的造價十分敏感，因而需要一種經濟而實用的溫控系統。

如在服裝工業中，服裝的印染、燙畫，溫度一般要求在150～180℃，溫控精度在0～399℃的范圍內應達到±2℃，時間以s為單位。如果溫度或時間不能滿足要求，則產品的質量就達不到要求，甚至可能損壞原材料。因此要求比較高的溫度及時間精度。同時，由于其產品的低成本性，要求溫控系統的成本盡量低。

1 溫度檢測部分

工作溫度一般為0～399℃，溫控精度為±2℃，所以我們選擇K型熱電偶。鎳鉻-鎳硅(鎳鋁)熱電偶(分度號為K)。

該熱電偶的正極為含鉻10％的鎳鉻合金，負極為含硅3%的鎳硅合金(有些國家的產品負極為純鎳)。可測量0～1300℃的介質溫度，適宜在氧化性及惰性氣體中連續使用，短期使用溫度為1200℃，長期使用溫度為1000℃，其熱電勢與溫度的關系近似線性，價格便宜，是目前用量最大的熱電偶。

1 .1 熱電偶測溫原理

熱電偶是一種感溫元件，它能將溫度信號轉換成熱電勢信號，通過電氣測量儀表的配合，就能測量出被測的溫度。

熱電偶測溫的基本原理是熱電效應。在由兩種不同材料的導體A和B所組成的閉合回路中，當A和B的兩個接點處于不同溫度T和T。時，在回路中就會產生熱電勢。這就是所謂的塞貝克效應。

導體A和B稱為熱電極。溫度較高的一端(T>叫工作端(通常焊接在一起)；溫度較低的一端(T。>叫自由端(通常處于某個恒定的溫度下)。

根據熱電勢與溫度函數關系。可制成熱電偶分度表。分度表是在自由端溫度T。=0℃的條件下得到的。不同的熱電偶具有不同的分度表。

在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時，只要該材料兩個接點的溫度相同，熱電偶所產生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此，在熱電偶測溫時，可接入測量儀表，測得熱電勢后，即可知道被測介質的溫度。

為了測量熱端t的溫度，用補償導線把熱電偶測量

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