CN201936207U - 温度控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种温度控制系统，包括微控制器、温度传感电路及控制电路，所述温度传感电路和控制电路均连接于所述微控制器，所述温度传感电路包括一用于采集环境温度的热电偶数字转换器。更好的，温度控制系统还包括设定温度数值的温度设定输入电路和用于显示温度数值的显示电路，所述热电偶数字转换器为MAX6675。借此，本实用新型可以简化系统电路的设计，减少电子元件的数量，大大缩小PCB板的面积，系统也更加稳定。

Description

温度控制系统
技术领域
本实用新型涉及温度控制技术，尤其涉及一种温度控制系统。
背景技术
随着电子技术的发展，温度控制器已被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。近百年来，温度控制器的发展大致经历了以下阶段：1)模拟、集成机械式温度控制器；2)电子式智能温度控制器。目前，国际上新型温度控制器正从模拟式向数字式、电子式由集成化向智能化、网络化的方向发展。
温度控制器发展初期是机械式温度控制器，这类温度控制器采用双金属片或充气膜盒感测室内温度，使用波段开关直接调整风速。双金属片温度控制器现基本已淘汰，只使用在一些要求不高的场合；充气膜盒温度控制器当前较流行，但总体来讲机械式温度控制器存在如下不足：1)外观陈旧呆板；2)控温精度差；3)容易打火(直接切换强电)；4)极易在一个极小温差范围内频繁输出；5)功能比较单一。有鉴于此，在当今电子信息时代，智能电子温度控制器已渐成为该行业发展的主流产品。目前流行的智能温控技术大多采用的V/F转换技术，其具有成本较低的优点，通过将采样的模似电压转换为对等频率信号，再传送到单片机进行运算，来实现温控的目的。虽然现在的复合V/F转换技术比较成熟，但也存在一定的不足，主要有以下几点：1)PCB板的制作面积比较大，因为它采用的电子散件较多，这样电路也比较复杂，给维修带来一定不方便；2)v/f转换式的方案，一般在工业中运用时，精度不够高，原因在于使用的芯片大多采用低端产品；3)需要外接冷端补偿，如果不接，或用户外接的补偿值不精确，系统的输出偏差就比较大。
综上可知，现有的温度控制系统，在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
实用新型内容
针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种温度控制系统，其可以简化系统电路的设计，减少电子元件的数量，大大缩小PCB板的面积，提高系统的稳定性。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种温度控制系统，包括微控制器、温度传感电路及控制电路，所述温度传感电路和控制电路均连接于所述微控制器，所述温度传感电路包括一用于采集环境温度的热电偶数字转换器。
根据本实用新型的温度控制系统，所述热电偶数字转换器为单片K型热电偶数字转换器，其包括热电偶信号放大电路、冷端补偿电路、数字控制电路和模/数转换器。
根据本实用新型的温度控制系统，所述温度控制系统还包括一参数储存器，所述参数储存器连接于所述微控制器。
根据本实用新型的温度控制系统，所述温度控制系统还包括用于设定温度数值的温度设定输入电路和用于显示温度数值的显示电路。
根据本实用新型的温度控制系统，所述热电偶数字转换器为MAX6675。
根据本实用新型的温度控制系统，所述微控制器为单片机。
根据本实用新型的温度控制系统，所述参数储存器为24C02。
根据本实用新型的温度控制系统，所述温度设定输入电路包括键盘和/或触摸屏。
本实用新型通过高集成的电子芯片热电偶数字转换器实现环境温度的采集，通过将热电偶数字转换器直接与微控制器连接即可实现温度控制，更好的，热电偶数字转换器集成了热电偶信号放大电路、冷端补偿电路、数字控制电路和模/数转换器，因此不需要另接冷端补偿等电路，借此简化系统电路的设计，减少电子元件的数量，大大缩小PCB板的面积，提高系统的稳定性。
附图说明
图1是本实用新型一实施例的温度控制系统的结构示意图；
图2是本实用新型一实施例的热电偶数字转换器的结构示意图；
图3是本实用新型一实施例热电偶数字转换器与微控制器的连接图；
图4是本实用新型温度控制系统一实施例的电路结构图；
图5是本实用新型温度控制系统实现温度控制的流程图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1是本实用新型一实施例的温度控制系统的结构示意图，温度控制系统100包括微控制器10以及连接于该微控制器10的温度传感电路20、温度设定输入电路30、控制电路40、显示电路50和参数储存器60，其中：
微控制器10优选采用单片机，温度传感电路20包括一热电偶数字转换器21，用于采集环境的温度，微控制器10可以读取该热电偶数字转换器21采集的温度数据并进行处理。温度设定输入电路30主要用于设定温度数据范围，其包括键盘和/或触摸屏，微控制器10通过对读取的实时温度数据与设定的温度范围比较，若实时温度数据在预设的温度范围内，则继续检测实时温度，否则微控制器10通过控制电路40控制温度输出，直至检测温度调节至预设的温度范围内，更好的，显示电路50可显示当前检测的实时温度，同时，参数储存器60可以在掉电时保留系统的相关参数数据，借此可参数的掉电保护。
实际应用中，热电偶数字转换器21为单片K型热电偶数字转换器，其优选采用具有高稳定性的集成电子芯片max6675，该芯片具有冷端补偿、线性校正和热电偶断线检测功能，其温度分辨率为0.25℃，冷端补偿范围为-20～+80℃，工作电压为3.0～5.5V，且还具有1kV的抗静电击穿性能，因此具有更好的控制精确度。热电偶数字转换器21的结构示意图如图2所示，该热电偶数字转换器21包括热数字控制电路211、冷端补偿电路212、热电偶信号放大电路213和模/数转换器214，且T+和T-输入端分别为K型热电偶的正极和负极，检测温度时即通过T+和T-产生热电势，且该热电势经过热电偶信号放大电路213进行放大，并且通过冷端补偿电路212的冷补偿后被送至模/数转换器214的输入端，模/数转换器214将当前温度的模拟信号转换为数字信号，且微控制器10可以通过SPI串口读取该数字信号。再结合图3，SCK为串行时钟输入端，SO为串行数据输出端，CS为片选端，当CS为高电平时，SO端将按SCK时钟进行串行数据输出，同时微控制器10按SCK时钟从SO端读取相关温度数据。
图4是本实用新型一实施例的电路结构图，该实施例中本实用新型仅示出了与现有技术区别部分，其中，热电偶数字转换器21为max6675，其电源引脚VCC和地端之间连接有一大小为0.1uF的电容C4，通过该电容C4可降低电源噪声对系统控制的影响；参数存储器60为24C02，其具有接口方便、体积小、数据掉电不丢失等优点；p1是一接口芯片，微控制器10和热电偶数字转换器21的连接如图3所示，在此不再赘述，兹将其它连接部分加以说明。
MCU(微控制器10)通过输出线与控制电路40连接，控制电路40中包括控制器U1和继电器开关K1，继电器开关K1与接口芯片p1连接。控制器U1为光偶合控制器，其接收MCU的控制数据进而控制继电器开关K1的吸合。另一方面，继电器开关K1连接功率电路(即系统的发热或制冷电路，图中未示)，借此，MCU可通过控制器U1控制开关K1的吸合方向及吸合时间，进而控制功率电路达到温度控制的效果。
本实用新型的温度控制系统100在铝塑包装机实际运用中，实现了比较好的温度控制效果，其控制温度偏差在1℃左右，完全能达到工业运用的要求。另外，本实用新型可以运用在非快速温度变化速率的控制对象中，比如可以应用于工业热水器、工业加热炉、包装机、空调、冰箱等电器设备中作为衡温控制器使用。
本实用新型一实施例的具体工作流程如图5所示，该流程可通过前述实施例的温度控制系统100实现，需要说明的是，在系统开始检测前，已通过温度设定输入电路30预设了一温度数据或温度范围。
步骤S501，工作开始，温度控制系统100初始化，微控制器10读取系统变量的初值。
步骤S502，热电偶数字转换器21(图4所示的6675)通过T+和T-端检测环境温度，并通过其内部的信号放大、冷端补偿后通过模/数转换器214转化为数字信号。
步骤S503，微控制器10(图4所示的MCU)通过SPI串口(图4所示的串行时钟输入端SCK、串行数据输出端SO和片选端CS)直接读取转化后的温度数据，并将该温度数据与预设的温度数据范围进行比较，若检测的温度数据在预设的温度范围内，则返回步骤S501，否则进入步骤S504。
步骤S504，微控制器10处理温度数据，根据对比温度差值以PI、PD或PID运算方式计算需要控制的输出量。
步骤S505，设定参数，根据计算的控制输出量，MCU通过输出线输出相应的数据信号，如图4所示，控制器U1通过该信号对继电器开关K1进行控制，进而控制功率电路的发热或制冷参数，借此达到温度控制的效果。
综上所述，本实用新型通过高集成的电子芯片热电偶数字转换器实现环境温度的采集，通过将热电偶数字转换器直接与微控制器连接即可实现温度控制，更好的，热电偶数字转换器集成了热电偶信号放大电路、冷端补偿电路、数字控制电路和模/数转换器，因此不需要另接冷端补偿等电路，借此简化系统电路的设计，减少电子元件的数量，大大缩小PCB板的面积，提高系统的稳定性。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种温度控制系统，包括微控制器、温度传感电路及控制电路，所述温度传感电路和控制电路均连接于所述微控制器，其特征在于，所述温度传感电路包括一用于采集环境温度的热电偶数字转换器。
2.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述热电偶数字转换器为单片K型热电偶数字转换器，其包括热电偶信号放大电路、冷端补偿电路、数字控制电路和模/数转换器。
3.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述温度控制系统还包括一参数储存器，所述参数储存器连接于所述微控制器。
4.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述温度控制系统包括用于设定温度数值的温度设定输入电路和用于显示温度数值的显示电路。
5.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述热电偶数字转换器为MAX6675。
6.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述微控制器为单片机。
7.根据权利要求3所述的温度控制系统，其特征在于，所述参数储存器为24C02。
8.根据权利要求4所述的温度控制系统，其特征在于，所述温度设定输入电路包括键盘和/或触摸屏。
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