電阻爐是利用電流使?fàn)t內(nèi)電熱元件或者加熱介質(zhì)升溫發(fā)熱,將 電能轉(zhuǎn)化成熱能的過程,從而對爐腔內(nèi)的工件進(jìn)行加熱,廣泛地應(yīng) 用于金屬的熱處理、化學(xué)藥品的加熱、鋼鐵廠的煉鋼、食品的加工等 領(lǐng)域[1]。電阻爐在加熱的過程中,采用電能的形式進(jìn)行加熱,具有結(jié) 構(gòu)簡單,沒有噪聲,也不會對室內(nèi)環(huán)境造成污染等特點,并且可以通 過控制電流的大小直接控制爐內(nèi)的溫度,實現(xiàn)智能控制。

以32位的STM32單片機為基礎(chǔ),設(shè)計出一套快速、精度高 的智能調(diào)節(jié)電阻爐的溫度控制系統(tǒng),從而來滿足人工控制的不足, 達(dá)到調(diào)節(jié)電阻爐溫度的目的。

 硬件系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)實際環(huán)境,本設(shè)計選用普通的電阻爐為研究對象,其外形 是圓柱體,爐腔內(nèi)放置加熱元件,并選擇相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo):電阻爐的 額定功率為2KW,額定電壓為220V,額定溫度為1200℃,主要實現(xiàn)電 阻爐內(nèi)的溫度控制,其中,包含有溫度測量、溫度顯示、預(yù)定溫度、調(diào) 節(jié)溫度和報警等要求。

上海博迅智能電阻爐采用STM32單片機,采用PID算法對電 阻爐的溫度進(jìn)行控制和調(diào)節(jié),其硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中STM32單片作為主控模塊,是整個溫控系 統(tǒng)的核心電路,對整個電阻爐溫度的智能控制起著決定性作用。其 工作電壓為2-3.6V,可以在-40-85℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行正常的工作,這個溫度范圍基本上滿足大多數(shù)工業(yè)的要求,并具有低能耗、高 效率等特點,以此得到廣大設(shè)計著的青睞。

 溫度電路主要是將測量溫度的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的電路,是 控制系統(tǒng)中最重要的組成部分之一。傳感器的測量元件一般選用 熱電偶,熱電偶是一種熱電型的溫度傳感器,它能將溫度信號轉(zhuǎn)化 成毫伏級的模擬電勢信號,從而實現(xiàn)溫度的測量和信號的轉(zhuǎn)換。

電阻爐的溫度控制器是通過控制加在電阻爐爐絲兩端的電壓 達(dá)到控制爐溫的目的。本文設(shè)計的電阻爐智能溫度控制器,其執(zhí)行 元件選用固態(tài)繼電器,該固態(tài)繼電器由固態(tài)電子元器件組成,沒有 觸點的電子開關(guān),僅僅用毫安級的信號就可以控制大功率電路的通 電和斷電。由于不存在機械結(jié)構(gòu)的動作,避免了機械磨損等缺陷,也 不會有噪音等現(xiàn)象的產(chǎn)生,這樣使得其使用壽命較長。