一種基于arm的溫度采集控制系統(tǒng)和控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是溫控領域，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】
[0002]在薄膜包裝流水線中，需要經(jīng)過薄膜的熱切割，熱接合，熱收縮等工序，這些工序需要在一個恒定溫度下進行，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立的溫控表，每個需要控制溫度的地方都要外接一個溫控表，增加了設備的生產(chǎn)成本，也降低了設備的工作穩(wěn)定性。此外，由于是外接的溫控表，與主控制處理器無法通信，改變控制溫度都得手動進行，無法滿足實時調(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]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
一種基于ARM的溫度采集控制系統(tǒng)包括ARM處理器、220V交流過零檢測電路、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交流過零檢測電路包括6個電阻，2個二極管，第一運算放大器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的負極、第二二極管D2的正極、第一運算放大器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的負極、第一運算放大器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處理器的一個帶定時器功能的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、第二運算放大器U3、7個電阻和9個電容，儀表放大器U2的型號為INA126，第二運算放大器U3的型號為0P07;
第七電阻R7的一端與熱電偶的負極連接，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的另一端與第二運算放大器U3的2腳、第二運算放大器U3的6腳并與ARM處理器的一個模擬輸入腳連接，第十三電阻R13的另一端與第二運算放大器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；第二運算放大器U3的4腳與第十電容ClO的一端連接并接負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，第三運算放大器U5、3個電阻和2個電容，所述的溫度傳感器型號U4為LM35DZ，所述的第三運算放大器U5型號為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；第三運算放大器U5的4腳與第十二電容C12的一端連接并接負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處理器另一個模擬輸入腳，
所述的溫度控制輸出電路包括第二光耦，一個MOS管，一個繼電器，一個二極管和一個電阻。
[0008]所述的第二光耦0C2的I腳接ARM處理器的控制信號輸出腳，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處理器實時讀取熱電偶的經(jīng)過放大濾波的電壓信號，經(jīng)過查找熱電偶分度表換算出相應的溫度值T_k，同時讀取通過放大濾波后的室溫采集放大電路的信號，轉換成溫度值T_Base，則實際溫度T為T_k與T_Base的和。
[0010]步驟(2):ARM處理器對檢測到的溫度值進行PID計算產(chǎn)生控制信號。
[0011]步驟(3):220V交流過零檢測電路實時檢測交流電的頻率和過零點，當交流電頻率在-48Hz?52Hz時并且在交流電過零時，ARM處理器根據(jù)PID的計算結果輸出控制信號控制繼電器的打開與關閉。如果檢測到交流電不正常，則立即關閉加熱。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:實時檢測220V交流電的頻率和過零點，在交流電不正常時，能立即關閉加熱輸出，對系統(tǒng)起到了保護作用；只有在交流電過零的時候才會使繼電器動作，延長了繼電器的壽命；熱電偶檢測溫度時候，要與金屬器件直接接觸，工業(yè)設備難免存在漏電流，這些漏電流會對熱電偶檢測溫度產(chǎn)生很大的共模干擾，本電路采用儀表放大器進行前端放大，極大的抑制了這種干擾；二階有源濾波器對熱電偶的信號進一步濾波，大大改善了信號質(zhì)量。
【附圖說明】
[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交流過零檢測電路；
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。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實例對本發(fā)明進一步說明。
[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交流過零檢測電路、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交流過零檢測電路包括6個電阻，2個二極管，第一運算放大器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的負極、第二二極管D2的正極、第一運算放大器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的負極、第一運算放大器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處理器的一個帶定時器功能的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、第二運算放大器U3、7個電阻和9個電容，儀表放大器U2的型號為INA126，第二運算放大器U3的型號為OP07 ；
第七電阻R7的一端與熱電偶的負極連接，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