CN107168413A - 应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，该全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，通过设置微控制器，利用按键控制器进行温度度数设置，通过针对检测中所需的温度要求，可以使用按键来设置所需的温度值，温度数据检测模块采用了铂电阻PT100进行温度测量，通过精度为24位的数模转换器将电路中采集到的电压信号转换为数字信号传送到微控制器上，提高了在温度检测中的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及食品温度控制技术领域，具体地，涉及应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统。
背景技术
随着经济的发展以及科技的进步，人们对于健康生活品质的要求越来越高，尤其在食品制造方面，在生产食物的过程中，一般要求被检测样品和试剂只有在特定的温度下反应，才能得到可靠的检测结果，并且，在特定的温度下才可能隔绝其他细菌的影响。目前，传统的恒温检测系统在检测温度方面精度不够高，且在食物检测方面加热器件的控制方面也比较困难，不能很好的控制温控模块上的电路，使得电路的输入功率没法工作，导致加热器加热时间不可控，增加了加热时所用的时间，且操作比较复杂。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，以克服传统的恒温检测系统在检测温度方面精度不够高，且在食物检测方面加热器件的控制方面也比较困难，不能很好的控制温控模块上的电路，使得电路的输入功率没法工作，导致加热器加热时间不可控，增加了加热时所用的时间，且操作比较复杂。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，主要包括：温度检测模块、微控制器、按键控制器、温度控制单元和电加热器，所述微控制器包括PID控制器和时钟单元，所述温度控制单元包括开关电路和恒温控制电路；
所述温度检测模块、按键控制器和温度控制单元分别与微控制器连接；
温度检测模块将温度信号传送至微控制器后，利用PID控制器对温度信号进行PID调节并传送至时钟单元，温度信号经过时钟单元后传送至开关电路形成PWM波，PWM波对恒温控制电路进行控制，恒温控制电路最终实现对电加热器的调节；
所述按键控制器对检测过程所需温度进行数值设定，按键控制器将按键信息发送至微控制器，微控制器根据按键信息对检测过程温度进行调节。
进一步地，所述温度检测模块包括温度传感器、数模转换器、温度检测电路和红外温度采集卡，所述温度传感器的输入端分别与温度检测电路和红外温度采集卡连接，所述温度传感器的输出端与数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与微控制器连接。
进一步地，所述温度传感器为单线数字化智能集成温度传感器DS18B20，所述温度检测电路包括铂电阻PT100。
进一步地，系统还包括上位机，所述微控制器对采集的温度信号进行处理后发送至上位机，并由上位机显示实时温度，实现温度的实时监控。
进一步地，系统还包括蓝牙模块，控制器对采集的温度信号进行处理后发送至蓝牙模块，由蓝牙模块发送至外部蓝牙接收设备，实时对温度进行监控。
进一步地，所述微处理器将处理后的数据送入温度控制电路，通过温度控制电路的输出端口，将已处理的数据对光耦隔离器进行开关触发，从而实现对电加热器加热丝功率的控制。
进一步地，所述微控制器为STMS320LF2407A系列的处理器。
本发明各实施例的应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，由于主要包括：该全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，通过设置微控制器，利用按键控制器进行温度度数设置，通过针对检测中所需的温度要求，可以使用按键来设置所需的温度值，温度数据检测模块采用了铂电阻PT100进行温度测量，通过精度为24位的数模转换器将电路中采集到的电压信号转换为数字信号传送到微控制器上，提高了在温度检测中的测量精度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例所述的系统信号结构图；
图2为本发明实施例所述的温度检测模块结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
具体地，如图1所示，应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，系统，包括微控制器1和温度控制单元7，所述微控制器1的内部设置有PID控制器3，所述PID控制器3采用增量式PID控制算法，可以完成运算控制，相对其他控制算法简单又不失精确，所述PID控制器3的输出端通过时钟单元6与温度控制单元7相连接，所述温度控制单元7的内部包括恒温控制电路9，所述恒温控制电路9的输入端通过开关电路8与微控制器1相连接，所述恒温控制电路9的输出端与电加热器10相连接，所述微控制器1的输入端电连接着温度检测模块2，所述温度检测模块2的内部包括温度传感器11，所述温度传感器11的输入端与温度检测电路13相连接，且温度传感器11的输出端与数模转换器12相连接，所述温度传感器采用单线数字化智能集成温度传感器DS18B20。它具有“一线总线”接口方式，只需一个接口引脚即可与处理器进行通讯，所述数模转换器12的输出端分别连接到微控制器1的数据端与微控制器1内部的PID控制器3信号端口，所述微控制器1的输出端通过控制线与上位机5相连接。
优选的是，所述温度传感器11的输入端还电连接着红外温度采集卡14；所述微控制器1的输入输出端口还电连接着蓝牙模块15；所述微控制器1的输入端还连接有按键控制器4。
所述微控制器1采用STMS320LF2407A系列的处理器，具有30MIPS的执行速度，具有很强的实时控制能力。片内高达32KBFLASHROM和2.5KBRAM以及40个可编程I/O引脚，4个16位通用定量器，5个外部中断，16个16位PWM通道。上述功能足以保证在满足检测仪器其他工作要求的条件下，温控系统能够得到较好的实时控制。
所述数模转换器采用精度为24位的ADS1256芯片。
其控制方法如下：包括如下步骤：
（1）首先利用按键控制器进行温度度数设置，通过针对检测中所需的温度要求，使用按键来设置所需的温度值；
（2）采用铂电阻PT100进行温度测量，通过精度为24位的数模转换器将电路中采集到的电压信号转换为数字信号传送到微控制器上；
（3）当微处理器接收到温度采集模块送入的数据后，将信号处理后送到外接上位机上进行温度实时监控，同时微处理器将处理后的数据送入温度控制电路，通过输出端口，将已处理的数据对光耦隔离器进行开关触发，从而实现对电路中加热丝功率的控制，最终实现恒温的要求
具体使用方式及优点：该全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，通过设置微控制器，利用按键控制器进行温度度数设置，通过针对检测中所需的温度要求，可以使用按键来设置所需的温度值，温度数据检测模块采用了铂电阻PT100进行温度测量，通过精度为24位的数模转换器将电路中采集到的电压信号转换为数字信号传送到微控制器上，提高了在温度检测中的测量精度。微处理器接收到温度采集模块送入的数据后，将信号处理后送到外接上位机上进行温度实时监控。同时微处理器将处理后的数据送入温度控制电路，通过输出端口，将已处理的数据对光耦隔离器进行开关触发，从而实现对电路中加热丝功率的控制，最终实现恒温的要求。
微控制器数据处理主要通过软件编程对各个模块的参数进行设定和检测。这些参数有按键设定目标温度、温度检测电路中的采集到的温度、PID运算数据等。通过微处理器进行PWM波输出实现对温控电路的恒温加热控制，整个温控系统具有测量速度快、抗干扰能力强、测量精准、功耗低等优点，很好的实现了智能的恒温功能，使系统稳定，并对测量后的结果能够及时的监控显示，实时性很好
铂电阻PT100是利用金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化的物理特性而制成的温度传感器。以铂电阻作为测温元件进行温度测量的关键是要能准确地测量出铂电阻传感器的电阻值，利用微控制器系统校正控制方案实现元器件漂移和铂电阻PT100精度校准,最后采用MLS数值算法实现噪声抵消,大大提高了温度测量精度和稳定度，目前的现有的测温系统虽然测温分辨率能达到0.01℃,但是测温准确度只达到0.1℃，没有解决基本的精度问题，且系统功耗较大。
使用脉冲宽度调制(PWM)，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。
至少可以达到以下有益效果：该全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，通过设置微控制器，利用按键控制器进行温度度数设置，通过针对检测中所需的温度要求，可以使用按键来设置所需的温度值，温度数据检测模块采用了铂电阻PT100进行温度测量，通过精度为24位的数模转换器将电路中采集到的电压信号转换为数字信号传送到微控制器上，提高了在温度检测中的测量精度。以铂电阻作为测温元件进行温度测量的关键是要能准确地测量出铂电阻传感器的电阻值，利用微控制器系统校正控制方案实现元器件漂移和铂电阻PT100精度校准,最后采用MLS数值算法实现噪声抵消,大大提高了温度测量精度和稳定度，目前的现有的测温系统虽然测温分辨率能达到0.01℃,但是测温准确度只达到0.1℃，没有解决基本的精度问题，且系统功耗较大。
使用脉冲宽度调制(PWM)，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。微处理器接收到温度采集模块送入的数据后，将信号处理后送到外接上位机上进行温度实时监控。同时微处理器将处理后的数据送入温度控制电路，通过输出端口，将已处理的数据对光耦隔离器进行开关触发，从而实现对电路中加热丝功率的控制，最终实现恒温的要求。微控制器数据处理主要通过软件编程对各个模块的参数进行设定和检测。这些参数有按键设定目标温度、温度检测电路中的采集到的温度、PID运算数据等。通过微处理器进行PWM波输出实现对温控电路的恒温加热控制，整个温控系统具有测量速度快、抗干扰能力强、测量精准、功耗低等优点，很好的实现了智能的恒温功能，使系统稳定，并对测量后的结果能够及时的监控显示，实时性很好。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，其特征在于，包括温度检测模块、微控制器、按键控制器、温度控制单元和电加热器，所述微控制器包括PID控制器和时钟单元，所述温度控制单元包括开关电路和恒温控制电路；
所述温度检测模块、按键控制器和温度控制单元分别与微控制器连接；
温度检测模块将温度信号传送至微控制器后，利用PID控制器对温度信号进行PID调节并传送至时钟单元，温度信号经过时钟单元后传送至开关电路形成PWM波，PWM波对恒温控制电路进行控制，恒温控制电路最终实现对电加热器的调节；
所述按键控制器对检测过程所需温度进行数值设定，按键控制器将按键信息发送至微控制器，微控制器根据按键信息对检测过程温度进行调节。
2.根据权利要求1所述的应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，其特征在于，所述温度检测模块包括温度传感器、数模转换器、温度检测电路和红外温度采集卡，所述温度传感器的输入端分别与温度检测电路和红外温度采集卡连接，所述温度传感器的输出端与数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与微控制器连接。
3.根据权利要求2所述的应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，其特征在于，所述温度传感器为单线数字化智能集成温度传感器DS18B20，所述温度检测电路包括铂电阻PT100。
4.根据权利要求3所述的应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，其特征在于，系统还包括上位机，所述微控制器对采集的温度信号进行处理后发送至上位机，并由上位机显示实时温度，实现温度的实时监控。
5.根据权利要求4所述的应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，其特征在于，系统还包括蓝牙模块，控制器对采集的温度信号进行处理后发送至蓝牙模块，由蓝牙模块发送至外部蓝牙接收设备，实时对温度进行监控。
6.根据权利要求1或5所述的应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，其特征在于，所述微处理器将处理后的数据送入温度控制电路，通过温度控制电路的输出端口，将已处理的数据对光耦隔离器进行开关触发，从而实现对电加热器加热丝功率的控制。
7.根据权利要求2所述的应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，其特征在于，所述数模转换器具体为精度是24位的ADS1256芯片。
8.根据权利要求6所述的应用在全自动食品安全快速检测仪的恒温控制系统，其特征在于，所述微控制器为STMS320LF2407A系列的处理器。
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