溫箱溫度控制設計

PT100四線法連接電路通常稱為Kelvin電路，對于每個測試點都有一條激勵線F和一條檢測線S，各自構成獨立回路，同時要求檢測線S必須接到一個有極高輸入阻抗的測試回路，使流過檢測線S的電流極小，近似為零。圖中r表示引線和探針與測試點的接觸電阻之和。HF為高電位施加線，LF為低電位施加線，HS為高電位檢測線，LS為低電位檢測線。由于流過測試回路的電流為零，在r3、r4上的電壓降為零，而激勵電流I在r1、r2上的壓降不響I在被測的鉑電阻上的壓降，所以可以準確計算出鉑電阻的阻值。這樣就消除了引線上的電壓，實現高精度的溫度采集。

單片機MSP430F149的內部具有8路12位精度的模數轉換器，帶有采樣保持功能，通過模數采樣讀入端口溫度電壓信號，相應的模數轉換公式轉化成實際溫度數值并存儲，然后將溫度數值發送到數碼管顯示出溫度。
2．3 溫度控制
開始的時候設定好溫箱的目標溫度值。系統開始進行溫度采集，通過外接的鉑電阻獲得。將采集到的溫度和目標溫度進行比較，當采集的溫度低于目標溫度的時候，由控制中心單片機輸出控制信號，通過對加熱絲進行加熱，實現加熱操作；當采集的溫度高于目標溫度的時候，由控制中心單片機輸出控制信號，通過控制壓縮機，實現降溫操作；反復對溫度進行測量，比較，這樣一直持續，以保證溫箱溫度被控制在恒溫狀態以下，以此達到溫箱溫度控制的目的。具體的操作步驟如下：
2．3．1 加熱操作
采集的溫箱溫度與預設的目標溫度進行比較，當所測溫度低于目標溫度的時候，啟動加熱操作。加熱操作的過程為：
選用的是鐵鉻鋁電熱合金類型的加熱絲，其平均功率是2000W，額定電壓為220V，長度為20cm，由于溫箱的大小為1m3，經過計算完成整個溫箱的加熱過程，從-50℃～150℃需要40min，將加熱絲外接在溫度控制器電路中，單片機MSP430F149通過P1．1發出控制信號，控制可控硅的通斷就可實現加熱絲的工作狀態，只要改變P1．1的接通時間就能實現加熱功能。由于加熱絲存在熱慣性和時間滯后等特性，為了使控制更加精確，比較溫度之后的差值大小采用不同寬度的脈沖進行控制，這樣來實現加熱絲的加熱操作。為了避免造成局部溫度過高、受熱不均勻，以達到平衡加熱的效果，在加熱絲的側面并聯一個可控風扇，保證加熱過程的均勻受熱。加熱原理圖如圖5所示。