一種基于arm的溫度采集控制系統(tǒng)和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是溫控領(lǐng)域，特指是一種基于ARM的溫度采集控制系統(tǒng)和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在薄膜包裝流水線中，需要經(jīng)過(guò)薄膜的熱切割，熱接合，熱收縮等工序，這些工序需要在一個(gè)恒定溫度下進(jìn)行，溫度的控制直接影響到包膜的效果。目前的解決方案大都是外接獨(dú)立的溫控表，每個(gè)需要控制溫度的地方都要外接一個(gè)溫控表，增加了設(shè)備的生產(chǎn)成本，也降低了設(shè)備的工作穩(wěn)定性。此外，由于是外接的溫控表，與主控制處理器無(wú)法通信，改變控制溫度都得手動(dòng)進(jìn)行，無(wú)法滿足實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制溫度的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于ARM的溫度采集控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的控制算法在ARM處理器上實(shí)現(xiàn)，它的適用范圍不僅僅在薄膜包裝流水線，在任何基于ARM處理器的需要溫度控制的系統(tǒng)都可以移植。
[0004]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種基于ARM的溫度采集控制系統(tǒng)包括ARM處理器、220V交流過(guò)零檢測(cè)電路、熱電偶溫度采集放大濾波電路、室溫采集放大電路以及溫度控制輸出電路。此處所用的ARM處理器為 ST 公司的 STM32F103ZET6。
[0005]所述的220V交流過(guò)零檢測(cè)電路包括6個(gè)電阻，2個(gè)二極管，第一運(yùn)算放大器LM358和I片光耦NEC250IL-1。
[0006]第一電阻Rl的一端接220V交流電的火線，另一端與第三電阻R3的一端、第一二極管Dl的負(fù)極、第二二極管D2的正極、第一運(yùn)算放大器UlA的正向輸入端連接；第二電阻R2的一端接220V交流電的零線，另一端與第四電阻R4的一端、第一二極管Dl的正極、第二二極管D2的負(fù)極、第一運(yùn)算放大器UlA的反向輸入端連接；第三電阻R3的另一端與第四電阻R4的另一端連接并接地，第一運(yùn)算放大器UlA的正電源端與第一電容Cl的一端連接并接12V電源，負(fù)電源端與第一電容Cl的另一端連接并接地，輸出端與光耦的I腳連接；光耦的2腳與第五電阻R5的一端連接，第五電阻R5的另一端接地；光耦的4腳接3.3V電源，3腳與第六電阻R6的一端連接并與ARM處理器的一個(gè)帶定時(shí)器功能的I/O 口連接；第六電阻R6的另一端接系統(tǒng)地。
[0007]所述的熱電偶溫度采集放大濾波電路包括儀表放大器U2、第二運(yùn)算放大器U3、7個(gè)電阻和9個(gè)電容，儀表放大器U2的型號(hào)為INA126，第二運(yùn)算放大器U3的型號(hào)為0P07;
第七電阻R7的一端與熱電偶的負(fù)極連接，第七電阻R7的另一端與第二電容C2的一端、第九電阻R9的一端、第四電容C4的一端、儀表放大器U2的2腳負(fù)輸入端連接，第八電阻R8的一端與熱電偶的正極連接，第八電阻R8的另一端與第二電容C2的另一端、第十電阻RlO的一端、第三電容C3的一端、儀表放大器U2的2腳正輸入端連接；儀表放大器U2的I腳與第^ 電阻Rll的一端連接，8腳與第^ 電阻Rll的另一端連接，4腳與第五電容C5的一端連接并接負(fù)5V模擬電源，5腳與第九電阻R9的另一端、第四電容C4的另一端、第十電阻RlO的另一端、第三電容C3的另一端、第五電容C5的另一端、第六電容C6的一端、第七電容C7的一端連接并接模擬地，6腳與第七電容C7的另一端、第十二電阻R12的一端連接，7腳與第六電容C6的另一端連接并接正5V模擬電源；第十二電阻R12的另一端與第十三電阻R13的一端、第八電容C8的一端連接，第八電容C8的另一端與第二運(yùn)算放大器U3的2腳、第二運(yùn)算放大器U3的6腳并與ARM處理器的一個(gè)模擬輸入腳連接，第十三電阻R13的另一端與第二運(yùn)算放大器U3的3腳、第九電容C9的一端連接，第九電容C9的另一端接模擬地；第二運(yùn)算放大器U3的4腳與第十電容ClO的一端連接并接負(fù)5V電源，7腳與第十電容ClO的另一端連接并接正5V電源，I腳、5腳、8腳架空；
室溫采集放大電路包括溫度傳感器U4，第三運(yùn)算放大器U5、3個(gè)電阻和2個(gè)電容，所述的溫度傳感器型號(hào)U4為L(zhǎng)M35DZ，所述的第三運(yùn)算放大器U5型號(hào)為0P07;
所述的溫度傳感器U4的I腳與第十四電阻R14的一端連接并接5V模擬電源，第十四電阻R14的另一端與第十六電阻R16的一端、第三運(yùn)算放大器U5的2腳連接，溫度傳感器U4的2腳與第十五電阻R15的一端連接，第十五電阻R15的另一端與第^ 電容Cll的一端、第三運(yùn)算放大器U5的3腳連接，第^^一電容Cll的另一端接5V模擬電源，溫度傳感器U4的3腳接5V模擬電源；第三運(yùn)算放大器U5的4腳與第十二電容C12的一端連接并接負(fù)5V電源，7腳與第十二電容C12的另一端連接并接正5V電源，I腳、5腳、8腳架空；6腳與第十六電阻R16的另一端連接并接ARM處理器另一個(gè)模擬輸入腳，
所述的溫度控制輸出電路包括第二光耦，一個(gè)MOS管，一個(gè)繼電器，一個(gè)二極管和一個(gè)電阻。
[0008]所述的第二光耦0C2的I腳接ARM處理器的控制信號(hào)輸出腳，2腳接數(shù)字地，4腳接12V隔離電源，3腳與MOS管的柵極、第十七電阻R17的一端連接，第十七電阻R17的另一端與MOS管的源極S連接并接隔離地，MOS管的漏極D與繼電器的3腳、第三二極管D3的正極連接，第三二極管D3的負(fù)極與繼電器的4腳連接12V電源；繼電器的2腳接220V零線，I腳與加熱絲的一端連接，加熱絲的另一端接220V火線。
[0009]本發(fā)明的溫度控制方法包括以下步驟:
步驟(I):ARM處理器實(shí)時(shí)讀取熱電偶的經(jīng)過(guò)放大濾波的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)查找熱電偶分度表?yè)Q算出相應(yīng)的溫度值T_k，同時(shí)讀取通過(guò)放大濾波后的室溫采集放大電路的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成溫度值T_Base，則實(shí)際溫度T為T_k與T_Base的和。
[0010]步驟(2):ARM處理器對(duì)檢測(cè)到的溫度值進(jìn)行PID計(jì)算產(chǎn)生控制信號(hào)。
[0011]步驟(3):220V交流過(guò)零檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)交流電的頻率和過(guò)零點(diǎn)，當(dāng)交流電頻率在-48Hz?52Hz時(shí)并且在交流電過(guò)零時(shí)，ARM處理器根據(jù)PID的計(jì)算結(jié)果輸出控制信號(hào)控制繼電器的打開(kāi)與關(guān)閉。如果檢測(cè)到交流電不正常，則立即關(guān)閉加熱。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:實(shí)時(shí)檢測(cè)220V交流電的頻率和過(guò)零點(diǎn)，在交流電不正常時(shí)，能立即關(guān)閉加熱輸出，對(duì)系統(tǒng)起到了保護(hù)作用；只有在交流電過(guò)零的時(shí)候才會(huì)使繼電器動(dòng)作，延長(zhǎng)了繼電器的壽命；熱電偶檢測(cè)溫度時(shí)候，要與金屬器件直接接觸，工業(yè)設(shè)備難免存在漏電流，這些漏電流會(huì)對(duì)熱電偶檢測(cè)溫度產(chǎn)生很大的共模干擾，本電路采用儀表放大器進(jìn)行前端放大，極大的抑制了這種干擾；二階有源濾波器對(duì)熱電偶的信號(hào)進(jìn)一步濾波，大大改善了信號(hào)質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本溫度采集控制系統(tǒng)的整體框架圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的220V交流過(guò)零檢測(cè)電路；
圖3是本發(fā)明的熱電偶溫度采集放大濾波電路；
圖4是本發(fā)明的室溫采集放大電路；
圖5是本發(fā)明的溫度控制輸出電路。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，一種基于ARM的溫度采集控制系統(tǒng)包括ARM處理器、220V交流過(guò)零檢測(cè)電路、熱電偶溫度采集放大濾波電路、室溫采集放大電路以及溫度控制輸出電路。此處所用的ARM處理器為ST公司的STM32F103ZET6。
[0017]如圖2所示，所述的220V交流過(guò)零檢測(cè)電路包括6個(gè)電阻，2個(gè)二極管，第一運(yùn)算放大器LM358和I片光耦NEC2501L-1。
[0018]第一電阻Rl的一端接220V交流電的火線，另一端與第三電阻R3的一端、第一二極管Dl的負(fù)極、第二二極管D2的正極、第一運(yùn)算放大器UlA的正向輸入端連接；第二電阻R2的一端接220V交流電的零線，另一端與第四電阻R4的一端、第一二極管Dl的正極、第二二極管D2的負(fù)極、第一運(yùn)算放大器UlA的反向輸入端連接；第三電阻R3的另一端與第四電阻R4的另一端連接并接地，第一運(yùn)算放大器UlA的正電源端與第一電容Cl的一端連接并接12V電源，負(fù)電源端與第一電容Cl的另一端連接并接地，輸出端與光耦的I腳連接；光耦的2腳與第五電阻R5的一端連接，第五電阻R5的另一端接地；光耦的4腳接3.3V電源，3腳與第六電阻R6的一端連接并與ARM處理器的一個(gè)帶定時(shí)器功能的I/O 口連接；第六電阻R6的另一端接系統(tǒng)地。
[0019]如圖3所示，所述的熱電偶溫度采集放大濾波電路包括儀表放大器U2、第二運(yùn)算放大器U3、7個(gè)電阻和9個(gè)電容，儀表放大器U2的型號(hào)為INA126，第二運(yùn)算放大器U3的型號(hào)為OP07 ；
第七電阻R7的一端與熱電偶的負(fù)極連接，第七電阻R7的另一端與第二電容C2的一端、第九電阻R9的一端、第四電容C4的一端、儀表放大器U2的2腳負(fù)輸入端連接，第八電阻R8的一端與熱電偶的正極連接，第八電阻R8的另一端與第二電容C2的另一端、第十電阻RlO的一端、第三電容C3的一端、儀表放大器U2的2腳正輸入端連接；儀表放大器U2的I腳與第^ 電阻Rll的一端連接，8腳與第^ 電