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多路温度控制仪

多路温度控制仪

点击数:7761 次   录入时间:03-04 11:38:04   整理:http://www.55dianzi.com   仪器仪表读写器

  本文针对目前电烙铁存在的一些缺陷,如不能控制温度、显示温度、设置工作时间等问题,设计了一款多路温度控制仪,文章重点介绍多路温度控制仪结构、主要功能模块的设计、调试与试验。

  该仪器有五个温度加热头,可5它换工作,相之间互不影响,通过继电器控制温度加热头的温度,使其在一定的范围内变化;可以在显示器上实时显示加热头的温度;同时还可以设置工作时间,防止因长时间不工作而造成事故的发生。

  系统结构

  控制仪选用DS18B2O温度传感器测量温度加热头的温度,结合显示器实时显示,并通过键盘和继电器对温度加热头进行智能控制。

  多路温度控制仪的系统结构如下图所示,

由键盘、显示器、继电器、温度加热头、温度传感器、电源和检测与控制电路七部分组成。  其中,微控制器采用AT89C5l;键盘用于输入时间和温度的初始值;显示器由七个数码管组成,前三位显示温度传感器的温度值,后四位显示时间值;继电器控制温度加热头电源的开关;五个温度加热头工作电压为低压36V,且可轮流工作;温度传感器采用高分辨率,高精度的DS18B2O芯片;电路板电源为+5V。

   功能模块设计

  键盘  本文采用独立式键盘,如下图所示,

其优点是结构简单,操作方便,不需要外加电阻和电源。键盘采用4x4阵列,共16个键,O~9十个数宇键,还有温度、时间、清零、确定、选择和载入六个功能键。

  六个功能键的主要作用分别为:按下温度键,设定温度初始值;按下时间键,设定时间初始值;当数字输错时,可按清零键重新输入;在按下温度键和时间键后按确定键,保证后续的操作;按下选择键选定哪个温度加热头工作,本仪器最多可控制五个温度加热头;在温度键或时间键按下后,按下载入键,即载入上次设定的初始值。

  显示器

  本文由于I/0口有限,显示器数码管的段选信号采用7447芯片驱动,位选信号采用74LSl38和三极管A1Ol5驱动。在I/0口丰富的条件下可以用8条段选数据线和7条位选数据线的设计方案。

  继电器

  选择继电器的时候须考虑线圈电压、控制电压以及承受的最大电流,当然还有继电器的体积和管脚的数量,本文采用4100继电器)其线圈电压为+5V,控制电压为125V,交流电压为24V,能承受的最大电流都为3A。

  4100及其驱动电路如下图所示,

温度和时间的极限值由键盘输入微控制器并保存,当DS18B2O采集的温度值到达极限值或时间由初始值减到零的时刻,控制器从P2.0发一低电平信号,继电器停止工作;当P2.0为高电平时)则继电器继续工作。

  温度加热头

  普通的电烙铁都是工作在220V,对使用者有一定的危险,且用高温电烙铁在焊接对温度有待殊要求的芯片时,会产生很大的干扰影响。本仪器的温

  度加热头是由220V、25W的电烙铁改造而成,可在36V的低压下工作,对人体绝对安全,而且对抗磁干扰较弱的芯片影响也很小。

  温度传感器

  考虑到温度传感器数量较多时,连接导线不易铺设,且信号的长距离传输容易产生相互干扰,本文选用DSl8B2O一线式数字温度传感器,具有3引脚的TO-92小体积封装形式;温度测量范围为-55~+125℃;可编程9~l2位A/D转化;测温分辨率达0.0625℃;用符号扩展的16位数字量方式串行输出温度 值;多个DSl8B2O可并联在一线上,工作电源可在原端引入;CPU只需一根端口线即可与诸多DS18B2O通信,节省大量的引线和逻辑电路。

  电源  整个电路设计中只需+5V工作电压,如下图所示,

将220V的交流电压通过变压器变成9V的交流电,然后通过RS406整流为9V的直流电,最后经过7805即可得到+5V的电压,这种设计方法不仅结构简单,成本低下,而且工作稳定。

  检测与控制电路

     本设计中没有用到AT89C51等一些I/0口扩展芯片,因为在键盘扫描和数码管显示后,能使用的I/0口非常有限,本文的外部存储部分采用X25045,该芯片内部集成了看门狗定时器、电压监控和EEPROM存储器,电路接线图如下图所示。

其中,芯片内含512字节存储单元,10万次可靠写操作,数据保持时间100年;看门狗定时器对微控制器提供独立的保护系统,X25045的低VCC检测电路,可以保护系统免受低电压影响,当VCC降低到最小VCC转换点以下时,系统复位,直到VCC返回到稳定工作电压为止。

  系统调试

  仪器的温度加热头由电烙铁改造而成,将DSl8B2O温度传感器放置在温度加热头加热线圈内,并用耐高温胶将其固定,然后将温度传感器的三条线和36V的电源线一起引出,用5芯电线连接,通过航空插头接到机箱内。内部将每个电源和DSl8B2O温度传感器相互匹配,使其相互之间不受影响,通过联合调试,达到整个仪器工作稳定。

  小结

  采用集成电路实现的多路温度控制仪,实现了对加热头温度的实时监测,克服了加热探头数量少、温度不可控制、不可显示及工作时间不可设置等缺点;具有操作简便、体积小、成本低等优点。该仪器的研制为新型多功能电烙铁开发提供了一种新的方法和途径,同时多路温度控制仪的研制使得电烙铁的使用更加方便、灵活,应用范围更加广泛。




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