[color=#FF0000][b]热电偶应用实例-盐浴炉的温度控制系统 [/b][/color]

盐浴炉温度控制系统利用S型铂铑-铑热电偶检测温度，热电偶进行冷端补偿，热电偶检测的信号通过放大、采样保持、模数转换再送单片机保存，采用分段查表法获取各点温度。选用可控硅过零触发自动控制盐浴炉温度，控制周期为100个三相交流市电周期，即2s。由单片机控制可按预设温度曲线进行加热，并可实时显示加温曲线。

1、系统总体方案

采用晶闸管调功实现盐浴炉的温度控制，即通过控制晶闸管导通与关断的周波数比率，从而达到调功的目的。晶闸管的触发由单片机控制，通过单片机编程可方便地实现按预定温度曲线进行加热。盐浴炉炉温由热电偶感应，通过信号放大、采样保持、A/D转换，再由单片机进行数据处理及线性化校正，以实现盐浴炉实际温度的检测和显示。其系统总体框图如下：

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图5.3.6 系统总体框图 

2、温度检测电路

盐浴炉常用温度在800～1500℃之间，适用于对精密仪器设备或大型设备的关键性部件进行淬火，对温度控制要求高，所以，对温度检测要求也高。热电偶是测温的一次仪表，对它的选择将直接影响检测精度。目前测温常选用K型镍铬-镍硅热电偶，它具有较好的温度-热电势的线性度，给以后数据处理带来许多方便，但它不宜长期在1300℃左右的高温下使用。因此，我们选用S型铂铑-铂热电偶，其测温范围为0～1600℃，它与K型相比，有较高的精度，但它的线性度较差。为此，我们采取每10℃分一段，800～1500℃之间共分70段，在每一段中取各段中点的热电势率K作为各段诸点热电热率的平均值。该近似修正方法误差小，且不超过放大电路和A/D转换等环节所产生的误差。热电偶温度检测与放大电路如下图5.3.7。 

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图5.3.7　热电偶温度检测与放大电路 

其中Vi为热电偶感应的热电势输入，经自稳零高精度运放ICL7650放大后，V01=(R4+R5)*Vi/R4，再由第二级运放μA741放大后V02=(R8+R7)·(R4+R5)·Vi/R4R5，最后，为实现阻抗变换匹配需射极跟随器，也由μA741实现。

A/D转换器选用ADC0809，考虑本系统的最大迟滞时间及热电偶温度信号的非线性，选用ADC0809完全符合要求。A/D转换后的数字量送单片机，进行数值处理后，通过比较由查表方法得热电势率K，再求得实际炉温，送LED显示。热电偶的输出电势，不仅与工作端温度有关，而且与冷端温度有关，要想提高检测精度，还必须进行冷端补偿，其电路略。

3、过零检测及晶闸管触发电路

本系统采用双向晶闸管，即可控硅作为输出功率控制部件，通过可控硅调压来实现交流调功。通常可控硅实现交流调功，触发有两种方法，即移相触发和过零触发。移相触发是通过改变电压调节导通角来实现调压，但改变电压波形。过零触发不改变电压的波形而只改变电压全波通过的次数。由于移相触发方式使电压波形发生改变，常常对电网造成强烈的冲击，不规整的脉冲也会引起电网波形的畸变，同时产生干扰。而过零触发没有改变电压的波形，不具有上述缺点，因此，本系统采用过零触发方式。过零检测和晶闸管触发电路如图5.3.8所示。 
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图5.3.8　过零检测和晶闸管触发电路 


为了达到过零检测的目的，应设计交流全波过零检测电路。正弦交流电半波整流后每秒有100次过零点，图5-18上部电路每秒产生100个2ms的过零负脉冲，加到单片机定时器/计数器外部计数脉冲输入端T0(P3.4)引脚上，对过零负脉冲进行计数。取控制周期T为100个三相交流电周期(即T=2s)，则一个周期内有200个过零负脉冲。.图5-18下部电路是晶闸管触发电路，单片机在200个波头数周期中由P1.2对过零负脉冲记数，前n个波头数时间内晶闸管导通，后N-n个波头数时间内晶闸管关断，则输入盐浴炉的功率为P=n·U2/N·R其中，n为允许导通的波头数，N为一个周期内波头数，即200，U为电网电压，R为负载有效电阻。单片机根据热电偶检测的炉温与预设炉温比较，逐渐找到最佳过零个数n，以达到炉温恒定的目的。
 
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