[实用新型]基于计算机虚拟仪器控制的多路加热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及应用在温度控制领域的多路加热器，特别涉及基于计算机虚拟仪器控制的多路加热器。

背景技术

在冶金工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工，农业大棚生产等许多领域中，温度是极为普遍又极为重要的参数之一，人们需要对各种环境中的温度进行检测和控制。目前应用最广泛的温度控制方法是定值开关温度控制，这种控制方法的工作原理是通过硬件电路或软件计算判别当前温度值与设定的目标温度之间的关系，进而对系统加热源(或冷却装置)进行通断控制。若当前温度值比设定温度值高，则关断加热器或开启制冷装置；若当前温度值比设定温度值低，则开启加热器同时关闭制冷装置。这种开关控制方法比较简单，在没有计算机参与的情况下可以用模拟电路来实现。但是由于这种控制方式是当系统温度上升至设定点时关断电源，当系统温度下降至设定点时开通电源，因而无法克服温度变化过程的滞后性，致使系统温度波动较大，控制精度低，完全不适用于高精度的温度控制。在今天的温度控制领域中，这种方式无法满足更多用户对温度精度的要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供基于计算机虚拟仪器控制的多路加热器，具有控温精度高、易于维护、成本较低和扩展性强的特点。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：基于计算机虚拟仪器控制的多路加热器，包括有与温度控制系统相连的加热器；加热器分别与6个加热棒、温度限制装置及手动控制器相连；温度限制装置与当前温度显示器、最高温度限定显示器及最高温度设置装置相连；手动控制器与手动自动开关相连，手动自动开关与6个加热棒的开关相连。

所述的加热器为多路加热器，多路加热器包括多路加热器硬件、驱动电路及接口调用电路；多路加热器硬件通过继电器一与加热棒一相连、通过继电器二而与加热棒二相连、通过继电器三而与加热棒三相连、通过继电器四而与加热棒四相连、通过继电器五而与加热棒五相连、通过继电器六而与加热棒六相连；驱动电路分别与启动GPIO接口、调用GPIO接口及关闭GPIO接口相连。

所述的多路加热器包括有温度采集器、加热装置、制冷装置以及PID控制器四部分。

所述的温度采集器设在控制器箱体内；温度采集器将在控制器箱体内8个点布置测温传感器，以完成对各个点的温度采集，在控制箱外设置有一个外置传感器，重点监测环境温度。采集到的温度使用温度变送器输出电压、电流信号，经滤波、放大、AD转换以后，将计算机得到的数据传输到终端进行处理分析。其输出的内容包括：位置、温度、精度、温变速率等参数。该过程中温度采集器将使用热电阻传感器，采集温度后将数据传入STC89C51单片机中进行初步处理，产生相关参数，并使用USB串口转换器将输出参数传入终端中，由以PID算法为核心的控制器接收。PID控制器负责接收数据，经过处理后控制加热模块和制冷模块对实验箱体温度进行控制。控制器对数据的处理和对加热制冷模块的控制。温控系统将热电阻传感器实时采集的温度值与设定值比较，差值作为PID功能块的输入。PID算法根据比例、积分、微分系数计算出合适的输出控制参数，利用修改控制变量误差的方法实现闭环控制，使控制过程连续。输出的控制参数将实时传递给加热制冷模块。多路加热器由加热棒、控制电路、驱动组成。加热棒主要用来加热，设计中用虚拟软件实现，可以实现不同功率的热输出。控制电路负责控制多路加热功能，有着连接系统端与加热端，控制加热棒的功能。加热棒工作与否都是由系统端控制该电路，由电路决定各个加热棒工作与否。多路加热器将由装有linux操作系统的开发板控制，所以需要设计实现对应的控制驱动来达到驱动控制电路的目的，通过合理的接口调用，使完整的温度控制系统得以实现。

本实用新型具有以下优点：