恒溫
循環(huán)水槽（上海以恒科學儀器有限公司）中的水除溫度波動外,梯度也要小 ,因此必須選擇合適的槽體結構 。在設計中選擇了內外桶圓柱型槽體 ,將攪拌器放于內桶中, 工作時水流在內外桶之間流動。整個控制電路要求工作在溫度恒定的條件下,因此要求控制電路與槽體間要有良好的熱屏蔽 ,使水溫升高時不波及控溫電路 。設計中采用了兩種辦法:其一使槽體與控制電路有一定的距離,并且用隔熱材料加以隔離;其二將控制電路安裝在一個小型的控溫槽內,該控溫要求不高 ,使用兩位式調節(jié)方法即可 ,并將控溫點固定在高于室溫的值上(本例為 35 ℃)。
恒溫控制電路由溫度設定和恒溫加熱兩部分電路組成。
溫度設定電路為恒溫加熱電路提供工作條件,由鍵盤設定電路結合軟件編程來共同實現 。每個設定按鍵除與 8255 的 I0 口相連外, 還通過一個與門與ADμC812的定時器 T0 相連, 以便當按鍵按下后立刻向ADμC812 申請中斷(低電平有效)并查詢 825 口狀態(tài),以便進行相應的功能控制。將 4 只溫度設定鍵
對應的設定值范圍定義為“00.00”———“99.98”且每個按鍵對應一位數字 。由于 ADμC812 的輸出數模轉換器DAC 是 12 位的, 其分辨力為 1/4096 ≈0.0002,則當選用 5V 基準電壓時其轉換電壓最小值為0.001V,因此在設定溫度值時,將該溫度設定步進值定義為 0.02℃,則當設定鍵值為 0001 時ADμC812 的
DAC 輸出為 0.001V 對應的 0.02℃,也就是說溫度為1℃時對應 DAC 輸出電壓 0.05V, 當電壓為 5V 時對應溫度值為100.00℃,這樣通過設定鍵的狀態(tài)由軟件來完成設定值的存儲和顯示。
恒溫加熱電路是整個水槽的關鍵電路, 通常溫度調節(jié)方式有兩位式調節(jié)、時間比例調節(jié)、三位式調節(jié)和 PID 調節(jié)等幾種, 為了減少溫度的波動 , PID調節(jié)方式是最適合的 ,在 PID 調節(jié)方式中“I”的作用是減小系統(tǒng)誤差 。由于計量過程中并不是以設定值作為最終標準的 ,而是以標準溫度測量值及標準溫度計作為標準的。PID 方式中的“D”具有超前作用, 可以補償溫度的滯后 ,這個作用只有在控制對象擾動時才起作用, 而恒溫水槽在工作中沒有大的擾動。針對以上情況 , 我們只采用 PID 方式中的“P”方式 ,即比例調節(jié)方式。確定了調節(jié)方式后 ,也就確定了加熱電路 。由比例調節(jié)方式要求加熱器連續(xù)加熱且功率可調, 由于控制對象較大(80kg 水), 所以加熱功率較大 ,用交流電加熱較合適, 調節(jié)交流電加熱功率簡單易控的方法就是可控硅電路。
