一种信号稳定的温度自动控制系统的制作方法

本发明涉及一种控制系统，具体是指一种信号稳定的温度自动控制系统。

背景技术：

在高新技术的推动下，社会正跨入真正的数字化、智能化、网络化的时代，而温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍、重要的工艺参数之一。随着工业的为断发展，对温度控制的要求越来越高，对温度控制的要求也越来越高。然而传统的温度控制系统对温度的控制精度不高，无法达到人们的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服传统的温度控制系统对温度的控制精度不高的缺陷，提供一种信号稳定的温度自动控制系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种信号稳定的温度自动控制系统，主要由微控制器，分别与微控制器相连接的显示器、加热器控制电磁开关、风机控制电磁开关以及信号处理单元，与加热器控制电磁开关相连接的加热器，与风机控制电磁开关相连接的风机，与信号处理单元相连接的模数转换模块，与模数转换模块相连接的稳幅电路，以及与稳幅电路相连接的温度传感器组成。所述信号处理单元由处理芯片u，负极与处理芯片u的in1+管脚相连接、正极与模数转换模块相连接的电容c1，正极接电源、负极接地的电容c4，正极与电容c4的正极相连接、负极与电容c4的负极相连接的电容c3，串接在电容c4的正极和处理芯片u的vcc管脚之间的电阻r3，n极经电阻r4后与电容c4的正极相连接、p极经电阻r5后与处理芯片u的gnd管脚相连接的二极管d1，一端与二极管d1的p极相连接、另一端经电位器r1后与处理芯片u的in-管脚相连接的电阻r2，正极与电位器r1的控制端相连接、负极与处理芯片u的out1管脚相连接的电容c2，分别与处理芯片u的out1管脚和电容c4的正极相连接的信号放大电路，与信号放大电路相连接的积分电路，以及分别与信号放大电路和积分电路相连接的触发电路组成；所述处理芯片u的vcc管脚接电源，其gnd管脚接地。

所述稳幅电路包括放大器p101，一端与放大器p101的负极相连接、另一端接地的电阻r102，正极接地、负极与放大器p101的正极相连接的电容c101，与电容c101相并联的电阻r103，一端与电容c101的负极相连接、另一端与温度传感器相连接的电阻r101，正极与电容c101的负极相连接、负极经电阻r104后与放大器p101的输出端相连接的电容c102，n极与放大器p101的输出端相连接、p极经电阻r105后与放大器p101的负极相连接的二极管d102，与二极管d102相并联的电阻r106，n极与二极管d102的p极相连接、p极与二极管d102的n极相连接的二极管d101，正极接地、负极与模数转换模块相连接的电容c103，以及串接在放大器p101的输出端和电容c103的负极之间的电阻r107。

所述积分电路由放大器p1，放大器p2，三极管vt5，一端与放大器p1的负极相连接、另一端接地的电阻r14，负极与三极管vt5的集电极相连接、正极与放大器p1的正极相连接的电容c11，串接在三极管vt5的发射极和放大器p3的负极之间的电阻r21，一端与放大器p2的正极相连接、另一端接地的电阻r20，负极与放大器p2的正极相连接、正极顺次经电阻r18和电阻r16后与电容c11的正极相连接的电容c13，负极与放大器p2的输出端相连接、正极经电阻r19后与电容c13的正极相连接的电容c14，负极与电容c14的正极相连接、正极与电阻r16和电阻r18的连接点相连接的电容c12，p极经电阻r15后与信号放大电路相连接、n极经电阻r17后接地的稳压二极管d7，n极与稳压二极管d7的n极相连接、p极与电容c12的负极相连接的稳压二极管d8，以及n极与稳压二极管d7的n极相连接、p极与稳压二极管d7的p极相连接的二极管d6组成；所述稳压二极管d7的p极与电容c12的正极相连接；所述放大器p1的输出端与三极管vt5的基极相连接；所述放大器p2的输出端与触发电路相连接。

所述信号放大电路由三极管vt1，三极管vt2，正极与处理芯片u的out1管脚相连接、负极经电容c7后与三极管vt1的基极相连接的电容c5，p极与电容c5的负极相连接、n极接地的二极管d2，n极与电容c5的负极相连接、p极与二极管d2的n极相连接的二极管d3，正极与三极管vt1的发射极相连接、负极与二极管d2的n极相连接的电容c9，与电容c9相并联的电阻r7，串接在三极管vt2的发射极和电容c9的负极之间的电阻r9，正极与三极管vt2的发射极相连接、负极与电容c9的负极相连接的电容c11，n极与二极管d2的n极相连接、p极经电阻r8后与三极管vt2的集电极相连接的二极管d4，正极与三极管vt1的集电极相连接、负极与三极管vt2的基极相连接的电容c8，以及正极与电容c4的正极相连接、负极经电阻r6后与三极管vt1的集电极相连接的电容c6组成；所述三极管vt2的集电极分别与电容c6的负极和触发电路相连接、其发射极则经电阻r15后与稳压二极管d7的p极相连接。

所述触发电路由三极管vt3，三极管vt4，正极与放大器p2的输出端相连接、负极与三极管vt3的基极相连接的电容c10，串接在三极管vt3的集电极和三极管vt2的集电极之间的电阻r10，串接在三极管vt3的集电极和三极管vt4的基极之间的电阻r12，一端与三极管vt3的发射极相连接、另一端经电阻r13后与三极管vt4的基极相连接的电阻r11，以及p极与三极管vt4的发射极相连接、n极与微控制器相连接的二极管d5组成；所述电阻r11和电阻r13的连接点接地；所述三极管vt4的发射极与三极管vt3的发射极相连接，其集电极则与三极管vt2的集电极相连接。

所述处理芯片u为lm324集成芯片。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的信号处理单元可以对检测信号进行处理，使检测信号更加稳定，从而使微控制器可以更准确的对检测信号进行识别和比对，提高了本发明对温度的控制精度。

(2)本发明的信号处理单元可以对失调电路进行消除，从而提高信号的稳定性，使微控制器可以更准确的对检测信号进行识别和比对，提高了本发明对温度的控制精度。

(3)本发明的稳幅电路可以稳定信号的幅度，进一步提高了信号的稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

图2为本发明的信号处理单元的结构图。

图3为本发明的积分电路的结构图。

图4为本发明的稳幅电路的结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

如图1所示，本发明主要由微控制器，显示器，加热器控制电磁开关，风机控制电磁开关，加热器，风机，信号处理单元，模数转换模块，稳幅电路以及温度传感器组成。

该温度传感器设置于现场，用于采集现场的温度并输出相应的模拟信号给稳幅电路，其采用湖南菲尔斯特传感器有限公司生产的fst600-101型温度传感器来实现。稳幅电路对信号进行处理后，将信号传输给模数转换模块，该模数转换模块用于将稳幅电路输出的模拟信号转换为数字信号输出给信号处理单元，该模数转换模块采用ad7810模数转换芯片来实现，该ad7810模数转换芯片的vin+管脚与稳幅电路的信号输出接口相连接，其dout管脚则与信号处理单元的信号输入端相连接。该信号处理单元可以对数字信号进行处理，从而提高本发明对温度控制的精度。

该微控制器作为本发明的控制中心，其内部设置有所允许的最高温度值和最低温度值，该微控制器可以将检测温度与其内部设定的温度值进行比对，并输出相应的控制信号给加热器控制电磁开关或风机控制电磁开关，根据需要控制加热器或风机工作；该微控制器还可以将检测信号传输给显示器，通过显示器将实时温度显示出来；该微控制器采用at89s51单片机来实现，该at89s51单片机的p1.0i/o接口与信号处理单元的输出端相连接，其p2.0i/o接口与显示器相连接，其p2.1i/o接口则与加热器控制电磁开关的输入端相连接，p2.2i/o接口则与风机控制电磁开关的输入端相连接。该加热器控制电磁开关的输出端则与加热器的电源线相连接，用于控制加热器的电源导通与关断。该风机控制电磁开关的输出端则与风机的电源线相连接，用于控制风机的电源导通与关断。

工作时，温度传感器采集现场的实时温度信号，并输出相应的模拟信号给稳幅电路。该稳幅电路对信号进行处理后输出给模数转换模块，模数转换模块将模拟信号转换为数字信号后传输给信号处理单元，信号处理单元将数字信号进行处理后传输给微控制器。该微控制器对数字信号进行识别并与其内部设定的温度值进行比对，当检测的温度低于设定的最低温度值时，微控制器给加热器控制电磁开关发出信号，使加热器控制电磁开关闭合，从而使加热器工作；当现场温度处于设定温度范围之内时，加热器和风机均不工作；当现场温度高于设定的最高温度值时，微控制器给风机控制电磁开关发送信号，使风机控制电磁开关闭合，从而使风机工作。

为了更好的对检测信号进行处理，如图3所示，所述稳幅电路包括放大器p101，一端与放大器p101的负极相连接、另一端接地的电阻r102，正极接地、负极与放大器p101的正极相连接的电容c101，与电容c101相并联的电阻r103，一端与电容c101的负极相连接、另一端与温度传感器相连接的电阻r101，正极与电容c101的负极相连接、负极经电阻r104后与放大器p101的输出端相连接的电容c102，n极与放大器p101的输出端相连接、p极经电阻r105后与放大器p101的负极相连接的二极管d102，与二极管d102相并联的电阻r106，n极与二极管d102的p极相连接、p极与二极管d102的n极相连接的二极管d101，正极接地、负极与模数转换模块相连接的电容c103，以及串接在放大器p101的输出端和电容c103的负极之间的电阻r107。

该稳幅电路可以稳定模拟信号的幅度，使模拟信号更加稳定，提高温度控制的精度。其中，模拟信号经电阻r101输入进来后，经放大器p101进行放大，二极管d101和二极管d102则可以将模拟信号的幅度进行限定，使模拟信号的幅度更稳定，放大器p101输出的信号经电阻r107后输入给模数转换模块。在本实施例中，该放大器的型号为tl061，二极管d101和二极管d102的型号为1n4001，电容c101，电容c102以及电容c103的容值均为0.01μf，电阻r101的阻值为10kω，电阻r102的阻值为5.1kω，电阻r103、电阻r104以及电阻r105的阻值均为10kω，电阻r106的阻值为6.2kω，电阻r107的阻值为5kω。

如图2所示，该信号处理单元由处理芯片u，负极与处理芯片u的in1+管脚相连接、正极与模数转换模块相连接的电容c1，正极接电源、负极接地的电容c4，正极与电容c4的正极相连接、负极与电容c4的负极相连接的电容c3，串接在电容c4的正极和处理芯片u的vcc管脚之间的电阻r3，n极经电阻r4后与电容c4的正极相连接、p极经电阻r5后与处理芯片u的gnd管脚相连接的二极管d1，一端与二极管d1的p极相连接、另一端经电位器r1后与处理芯片u的in-管脚相连接的电阻r2，正极与电位器r1的控制端相连接、负极与处理芯片u的out1管脚相连接的电容c2，分别与处理芯片u的out1管脚和电容c4的正极相连接的信号放大电路，与信号放大电路相连接的积分电路，以及分别与信号放大电路和积分电路相连接的触发电路组成。所述处理芯片u的vcc管脚接电源，其gnd管脚接地。

该处理芯片u，电容c2以及电位器r1组成一个信号跟随器，该信号跟随器可以对信号的波形进行调整，从而使信号的波形更加稳定，即提高了检测信号的稳定性，以便微控制器能够更好的对检测信号进行比对，从而更好的控制加热器或风机对现场的温度进行控制，提高了温度控制的精度；调节电位器r1则可以使检测信号的波形达到最佳状态。该处理芯片u为lm324集成芯片，该电位器r1的最大阻值为50kω，电阻r2～r5的阻值均为10kω，电容c2的容值为0.1μf，电容c1的容值为0.01μf，电容c3和电容c4的容值均为470μf，二极管d1则为1n4001型二极管。

所述信号放大电路可以对处理芯片u输出的检测信号进行放大处理，其由三极管vt1，三极管vt2，电容c5，电容c6，电容c7，电容c8，电容c9，电容c11，二极管d2，二极管d3，二极管d4，电阻r6，电阻r7，电阻r8以及电阻r9组成。

连接时，电容c5的正极与处理芯片u的out1管脚相连接，负极经电容c7后与三极管vt1的基极相连接。二极管d2的p极与电容c5的负极相连接，n极接地。二极管d3的n极与电容c5的负极相连接，p极与二极管d2的n极相连接。电容c9的正极与三极管vt1的发射极相连接，负极与二极管d2的n极相连接。电阻r7与电容c9相并联。电阻r9串接在三极管vt2的发射极和电容c9的负极之间。电容c11的正极与三极管vt2的发射极相连接，负极与电容c9的负极相连接。二极管d4的n极与二极管d2的n极相连接，p极经电阻r8后与三极管vt2的集电极相连接。电容c8的正极与三极管vt1的集电极相连接，负极与三极管vt2的基极相连接。电容c6的正极与电容c4的正极相连接，负极经电阻r6后与三极管vt1的集电极相连接。所述三极管vt2的集电极分别与电容c6的负极和触发电路相连接，其发射极则与积分电路相连接。

处理芯片u输出的检测信号经二极管d2和二极管d3进行限幅后输入到由三极管vt1、三极管vt2、电容c8、电阻r9、电阻r7以及电容c9所组成的放大器进行放大处理。经过放大后的检测信号更加清晰，从而使微控制器能够更好的对检测信号进行识别、比对，从而更好的对温度进行控制。该三极管vt1的型号为3ax31，三极管vt2的型号则为2sc1815，电容c5、电容c7以及电容c8的容值均为0.01μf，电容c6、电容c9以及电容c11的容值为470μf，二极管d2和二极管d3的型号均为1n4148，二极管d4的型号则为1n4001。电阻r6的阻值为100kω，电阻r8的阻值为4.7kω，电阻r7和电阻r9的阻值均为470kω。

另外，该触发电路可以对信号放大电路输出的检测信号进行进一步的整形处理，其由三极管vt3，三极管vt4，电容c10，电阻r10，电阻r11，电阻r12，电阻r13以及二极管d5组成。

其中，电容c10的正极与积分电路相连接，负极与三极管vt3的基极相连接。电阻r10串接在三极管vt3的集电极和三极管vt2的集电极之间。电阻r12串接在三极管vt3的集电极和三极管vt4的基极之间。电阻r11的一端与三极管vt3的发射极相连接，另一端经电阻r13后与三极管vt4的基极相连接。二极管d5的p极与三极管vt4的发射极相连接，n极与微控制器的p1.0i/o接口相连接。所述电阻r11和电阻r13的连接点接地。所述三极管vt4的发射极与三极管vt3的发射极相连接，其集电极则与三极管vt2的集电极相连接。

该三极管vt3，三极管vt4，电阻r12，电阻r13以及电阻r11共同构成一个施密特触发器，该施密特触发器可以对检测信号的波形进行进一步的整形，避免波形出现失真，以便微控制器能够更好的对检测信号进行识别和比对，从而提高本发明对温度控制的精度。该三极管vt3和三极管vt4的型号均为3dg12c，电容c10的容值为0.1μf，电阻r10和电阻r12的阻值均为1kω，电阻r11和电阻r13的阻值均为22kω，二极管d5则为1n4001型二极管。

该积分电路可以将信号放大电路的失调电压进行消除，从而提高信号的稳定性，使微控制器可以更准确的对检测信号进行识别和比对，提高了本发明对现场温度的控制精度。该积分电路的结构如图3所示，其由放大器p1，放大器p2，三极管vt5，电阻r14，电阻r15，电阻r16，电阻r17，电阻r18，电阻r19，电阻r20，电阻r21，二极管d6，稳压二极管d7，稳压二极管d8，电容c11，电容c12，电容c13以及电容c14组成。

连接时，电阻r14的一端与放大器p1的负极相连接，另一端接地。电容c11的负极与三极管vt5的集电极相连接，正极与放大器p1的正极相连接。电阻r21串接在三极管vt5的发射极和放大器p3的负极之间。电阻r20的一端与放大器p2的正极相连接，另一端接地。电容c13的负极与放大器p2的正极相连接，正极顺次经电阻r18和电阻r16后与电容c11的正极相连接。电容c14的负极与放大器p2的输出端相连接，正极经电阻r19后与电容c13的正极相连接。电容c12的负极与电容c14的正极相连接，正极与电阻r16和电阻r18的连接点相连接。稳压二极管d7的p极经电阻r15后与信号放大电路相连接，n极经电阻r17后接地。稳压二极管d8的n极与稳压二极管d7的n极相连接，p极与电容c12的负极相连接。二极管d6的n极与稳压二极管d7的n极相连接，p极与稳压二极管d7的p极相连接。所述稳压二极管d7的p极与电容c12的正极相连接。所述放大器p1的输出端与三极管vt5的基极相连接。所述放大器p2的输出端与电容c10的正极相连接。

其中，电阻r18，电阻r19，电容c13以及电容c14共同组成正馈补偿电路；而二极管d6，稳压二极管d7，稳压二极管d8以及电阻r17则共同组成一个嵌位电路。通过对信号放大电路输出的电压信号进行补偿或者嵌位，则可以使电压信号稳定在一定的范围，从而消除失调电压。该放大器p1和放大器p2的型号均为opa603，三极管vt5为2sc1815型三极管，二极管d6的型号为1n4001，稳压二极管d7和稳压二极管d8均为1n4728型稳压二极管，电阻r15的阻值为150kω，电阻r17的阻值为2kω，电阻r14、电阻r16、电阻r18、电阻r19、电阻r20以及电阻r21的阻值均为5kω，电容c11和电容c12的容值均为0.1μf，电容c13和电容c14的容值均为1μf。

检测信号经过信号处理单元处理后变得更加稳定，从而使微控制器可以更准确的对检测信号进行识别和比对，提高了本发明对现场温度的控制精度。

如上所述，便可很好的实现本发明。