電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)及控制方法，該控制系統(tǒng)包括電源電路、微控制器、存儲器和輸入輸出終端，還包括與微控制器分別對應(yīng)電連接的熱電偶測溫模塊和加熱控制電路；加熱控制電路包括對應(yīng)設(shè)置于箱體內(nèi)的加熱體和用于控制加熱體電流通斷的繼電器，繼電器與微控制器對應(yīng)電連接；熱電偶測溫模塊包括設(shè)置于箱體內(nèi)并與加熱體對應(yīng)連接的熱電偶，以及與熱電偶對應(yīng)連接的測溫芯片，測溫芯片通過SPI總線與微控制器對應(yīng)電連接。本發(fā)明可智能調(diào)控電烤/烘箱內(nèi)加熱溫度，且能實時反應(yīng)電烤/烘箱內(nèi)真實溫度、測溫范圍大，并可自動控制電路的通斷，更加安全可靠。
【專利說明】
電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及電器加熱控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]烤/烘箱是一種密封的用來烤食物或烘干產(chǎn)品的電器，現(xiàn)在常用的電烤/烘箱多是采用電熱元件發(fā)熱使電烤/烘箱箱體溫度升高，從而達到加熱食品或烘干產(chǎn)品的目的。目前餐飲業(yè)常用的電烤/烘箱往往智能化程度并不高、控溫效果不好，且能耗高；因此，如何提供一種能夠智能控溫，且提高烘烤質(zhì)量和速度的電烤/烘箱，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠智能控溫、提高烘焙質(zhì)量、節(jié)能、使用方便且更加安全可靠的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)及控制方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
設(shè)計一種電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，包括電源電路、微控制器、存儲器和輸入輸出終端，還包括與所述微控制器分別對應(yīng)電連接的熱電偶測溫模塊和加熱控制電路；
所述加熱控制電路包括對應(yīng)設(shè)置于箱體內(nèi)的加熱體和用于控制所述加熱體電流通斷的繼電器，所述繼電器與所述微控制器對應(yīng)電連接；
所述熱電偶測溫模塊包括設(shè)置于箱體內(nèi)并與所述加熱體對應(yīng)連接的熱電偶，以及與所述熱電偶對應(yīng)連接的測溫芯片，所述測溫芯片通過SPI總線與所述微控制器對應(yīng)電連接。
[0005]在上述技術(shù)方案中，微控制器用于控制整個系統(tǒng)運行，實現(xiàn)所有控制功能；電源電路可采用市場上現(xiàn)有的AC/DC變換模塊，體積小，功率滿足要求，直接安裝在電路板上，同時設(shè)計硬件電路板時特別注意了電氣隔離問題。存儲器用于存儲系統(tǒng)參數(shù)和相關(guān)數(shù)據(jù)。輸入輸出終端(如觸摸屏)用于實現(xiàn)人機交互。加熱控制電路，可使用固態(tài)繼電器(SSR)實現(xiàn)對加熱體的控制，其內(nèi)部帶有光電隔離模塊，控制電路簡單，直流輸入交流輸出類型，輸入端用微小的控制信號，達到直接驅(qū)動大電流負載的效果，并且不存在機械觸點壽命的限制。
[0006]優(yōu)選的，還包括與所述微控制器對應(yīng)電連接的計時器、蜂鳴器，以及蜂鳴器驅(qū)動電路，當電烤/烘箱溫度達到設(shè)定值、達到設(shè)定時間或控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，用于發(fā)出聲音報警提醒。
[0007]優(yōu)選的，還包括與所述微控制器對應(yīng)電連接的散熱風(fēng)扇驅(qū)動電路，所述散熱風(fēng)扇驅(qū)動電路采用繼電器控制電烤/烘箱的散熱風(fēng)扇運行。通過小的直流電壓控制大的AC220V交流電源，能夠更好地控制散熱風(fēng)扇運行。散熱風(fēng)扇控制電路可以有效的實現(xiàn)對電烤/烘箱內(nèi)的降溫，對電烤/烘箱內(nèi)溫度調(diào)節(jié)起到很好的作用。
[0008]優(yōu)選的，所述微控制器含STM32103系列36腳單片機，能夠運行系統(tǒng)控溫所需程序，實現(xiàn)所有控制功能，且其具有豐富的外設(shè)和存儲資源，運行速度高達72MHz。所述輸入輸出終端為Mini DGUS串口液晶觸摸屏，用于實現(xiàn)人機交互，其顯示功能強大，采用串口通信，以數(shù)據(jù)幀格式進行通信。Mini DGUS屏采用直接變量驅(qū)動顯示方式，所有的顯示和操作都是基于預(yù)先設(shè)置好的變量配置文件來工作，與傳統(tǒng)的LCM通過時序或者指令控制顯示存在顯著不同，顯示界面美觀，提高界面程序開發(fā)效率。
[0009]所述加熱體為納米碳纖維加熱管，熱效率更高，電氣性能穩(wěn)定，點燃瞬間不會產(chǎn)生瞬時功率沖擊，無脈沖電流沖擊，無升華燒細現(xiàn)象，耐頻繁冷熱啟動，理論使用壽命長達6000?15000小時，加熱管無乳濁現(xiàn)象，發(fā)熱過程無電磁場產(chǎn)生，無紫外線和高頻射線輻射，不會刺激眼睛和灼傷皮膚，安全環(huán)保。所述繼電器為固態(tài)繼電器，達到直接驅(qū)動大電流負載的效果，并且不存在機械觸點壽命的限制。
[0010]優(yōu)選的，所述熱電偶為K型熱電偶，其具有線性度好、熱電動勢較大、靈敏度高、穩(wěn)定性和均勻性較好、抗氧化性能強等優(yōu)點。所述測溫芯片為K型熱電偶專用測溫芯片MAX6675，其內(nèi)部帶有冷端溫度補償，測溫范圍O?1023°C，使得溫度測量更加準確、快速。[0011 ]優(yōu)選的，所述微控制器采用PID算法控制所述加熱體工作。
[0012]本發(fā)明還提供了一種使用上述電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)實現(xiàn)電烤/烘箱加熱控制的方法，包括下列步驟:
(1)啟動電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，經(jīng)由對應(yīng)的輸入輸出終端設(shè)定所需加熱的溫度值；
(2)微控制器進行溫度采樣并檢測PID控制標志是否有效；
(3)如步驟(2)檢測有效，則調(diào)用對應(yīng)的熱電偶測溫程序，獲取電烤/烘箱實際溫度值；
(4)計算設(shè)定溫度與實際溫度的差值;如該溫度差值大于系統(tǒng)預(yù)設(shè)值，則啟用全速加熱方式，使所述加熱體工作;如該溫度差值小于系統(tǒng)預(yù)設(shè)值，則啟用PID控制方式控制所述加熱體進行加熱；
(5)當步驟(4)中加熱體加熱至設(shè)定溫度時，結(jié)束加熱控制，切斷電源停止加熱或/和發(fā)出警報信號；
(6)在步驟(4)中開始進行加熱的同時，所述微控制器啟動加熱時間倒計時功能以及無操作空閑計時功能，當一輪加熱倒計時過程結(jié)束后，發(fā)出警報信號；當電烤/烘箱在一定時間內(nèi)無操作時，則微控制器控制加熱控制電路關(guān)閉加熱輸出。
[0013]優(yōu)選的，步驟(3)中的熱電偶測溫程序的工作過程包括下列步驟:
①初始化SPI模塊；
②調(diào)用測溫芯片驅(qū)動程序，測溫芯片獲得熱電偶的輸出電壓，讀取該輸出電壓作為溫度轉(zhuǎn)換相關(guān)值；
③根據(jù)步驟②所得的溫度轉(zhuǎn)換相關(guān)值，執(zhí)行滑動平均濾波，通過查表法計算實際溫度值，并對所得的實際溫度值進行線性化校正。
[0014]優(yōu)選的，步驟③所述查表法計算實際溫度值所用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表，是根據(jù)測溫芯片工作原理和K型熱電偶分度表數(shù)據(jù)生成的溫度校正數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表，所述溫度校正數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表存儲于所述存儲器中并被所述微控制器調(diào)用。
[0015]優(yōu)選的，在步驟(4)中，所述PID控制方式控制所述加熱體進行加熱的過程包括下列步驟:
a.執(zhí)行增量型PID計算:計算誤差微分值，計算誤差微分差值，計算比例項乘積，計算積分項乘積，計算微分項乘積，計算PID增量輸出； b.對步驟a所得的增量輸出進行限制，設(shè)置加熱周期占空比值，使PID增量輸出值作用于控制加熱器的脈沖寬度調(diào)制信號的占空比，將脈沖寬度調(diào)制信號的占空比細分等級為200 級；
c.根據(jù)步驟b所得的PID增量控制加熱周期占空比，每一秒鐘調(diào)用一次熱電偶測溫程序、執(zhí)行一次滑動平均濾波算法、獲得一次電烤/烘箱內(nèi)實際溫度值;每5毫秒控制一次固態(tài)繼電器輸出，進而控制加熱體加熱。
[0016]本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:
1.本發(fā)明電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)可智能調(diào)控電烤/烘箱內(nèi)加熱溫度，且能實時反應(yīng)電烤/烘箱內(nèi)真實溫度、測溫范圍大，并可自動控制電路的通斷，更加安全可靠;系統(tǒng)電路采用集成的熱電偶測溫芯片，采用液晶觸摸屏實現(xiàn)人機交互，結(jié)構(gòu)模塊化、集成化程度高，元器件少、接線方式簡單明了，方便安裝調(diào)試生產(chǎn)。
[0017]2.儀器功能上充分考慮了用戶使用的簡便性，內(nèi)置多種烤制模式參數(shù)，方便用戶一鍵選擇，且用戶可以根據(jù)使用經(jīng)驗自由設(shè)定模式參數(shù)，掉電永久存儲。人機交互界面美觀友好，操作方便。
[0018]3.加熱控制方式采用基于設(shè)定溫差值分段控制的全速加熱方式與增量型PID控制算法，兼顧了加熱速度和溫度控制精度，且熱效率高、能耗節(jié)省。熱電偶溫度校正采用基于查表法的溫度線性化處理方法，兼顧了溫度測量精度和計算速度，降低了對相關(guān)硬件的規(guī)格的要求。
[0019]4.加熱控制的方法采用模塊化設(shè)計、分層設(shè)計、狀態(tài)機編程的方式來實現(xiàn)，對于底層芯片的驅(qū)動程序，均采用MCU片內(nèi)硬件外設(shè)實現(xiàn)(如驅(qū)動測溫芯片、存儲器芯片、液晶顯示屏)，具有高效、快捷、可靠的優(yōu)點。采用狀態(tài)機編程思想對于優(yōu)化程序執(zhí)行流程起到了很好的作用。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)的控制原理圖；
圖2為圖1中微控制器的連接電路圖；
圖3為圖1中固態(tài)繼電器與微控制器之間的連接電路圖；
圖4為圖1中熱電偶測溫模塊的電路圖；
圖5為圖1中蜂鳴器驅(qū)動電路的電路圖；
圖6為圖1中散熱風(fēng)扇控制電路的電路圖；
圖7為圖1中觸摸屏的連接電路圖；
圖8為本發(fā)明電源部分的電路圖；
圖9為本發(fā)明電烤/烘箱加熱控制方法的程序流程圖；
圖10為熱電偶測溫程序的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例來說明本發(fā)明的【具體實施方式】，但以下實施例只是用來詳細說明本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0022]實施例1:一種電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，參見圖1，包括電源電路、微控制器、存儲器和輸入輸出終端，以及與微控制器分別對應(yīng)電連接的熱電偶測溫模塊和加熱控制電路；加熱控制電路包括對應(yīng)設(shè)置于箱體內(nèi)的加熱體和用于控制加熱體電流通斷的繼電器，繼電器與微控制器對應(yīng)電連接;熱電偶測溫模塊包括設(shè)置于箱體內(nèi)并與加熱體對應(yīng)連接的熱電偶，以及與熱電偶對應(yīng)連接的測溫芯片，測溫芯片通過SPI總線與微控制器對應(yīng)電連接。微控制器采用PID算法控制加熱體工作。其中，該微控制器含STM32103系列36腳單片機;輸入輸出終端為M i n i D G U S串口液晶觸摸屏；加熱體為納米碳纖維加熱管；繼電器為固態(tài)繼電器;熱電偶為K型熱電偶;測溫芯片為K型熱電偶專用測溫芯片MAX6675。
[0023]該電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)還包括與微控制器對應(yīng)電連接的計時器、蜂鳴器，以及蜂鳴器驅(qū)動電路，以及與微控制器對應(yīng)電連接的散熱風(fēng)扇驅(qū)動電路，散熱風(fēng)扇驅(qū)動電路采用繼電器控制電烤/烘箱的散熱風(fēng)扇運行。
[0024]其中，K型熱電偶專用測溫芯片、固態(tài)繼電器、觸摸屏和存儲模塊分別通過微控制器來控制其工作狀態(tài)，熱電偶測溫模塊用于轉(zhuǎn)換傳輸熱電偶檢測的溫度。
[0025]所采用的微控制器包括STM32103系列36腳單片機，如圖2所示，該單片機的晶振輸入引腳2和晶振輸出引腳3之間連接有晶振Y，晶振Y兩端與地之間分別連接有電容Cl和電容C2，晶振Y和電容Cl、C2構(gòu)成振蕩電路，為單片機提供時鐘信號。該單片機的Β00Τ0引腳35通過電阻Rl接地。單片機的異步復(fù)位引腳4通過電阻R2接3V3電源，同時，異步復(fù)位引腳4還通過電容C3接地;該單片機的調(diào)試接口引腳25通過電阻Rl I接3V3電源，該單片機的調(diào)試接口弓丨腳28通過電阻R12接地;單片機的電源引腳I和電源引腳19分別與電源引腳27電連接，電源引腳27接3V3電源，單片機的接地引腳18和接地引腳36分別與接地引腳26電連接，接地引腳26接地;單片機的模擬部分電源引腳6接3V3電源，該單片機的模擬部分接地引腳5接地。其中，3V3電源與地之間并聯(lián)連接有電容C14、電容C15、電容C16和電容C17，起濾波作用。
[0026]加熱控制電路包括固態(tài)繼電器和加熱管，其固態(tài)繼電器與微處理器之間的電路連接如圖3所示，固態(tài)繼電器正極通過電阻R3接5V電壓，固態(tài)繼電器負極與三極管T的集電極相連接，三極管T的基極通過電阻R4與單片機的引腳20相連接，電容Cl I并聯(lián)于電阻R4兩端，電阻R5并聯(lián)于三極管T的基極和發(fā)射集兩端，三極管T發(fā)射集接地。加熱管的通斷通過固態(tài)繼電器控制，固態(tài)繼電器內(nèi)部帶有光電隔離模塊，控制電路簡單，直流輸入交流輸出類型，無機械觸點壽命限制。
[0027]熱電偶測溫模塊的K型熱電偶專用測溫芯片Ul的型號為MAX6675，熱電偶測溫模塊的電路連接如圖4所示，測溫芯片Ul的電源引腳4接3V3電源，同時通過電容C9接地。測溫芯片Ul的熱電偶正極引腳3通過電感L2與K型熱電偶正極相連接，測溫芯片Ul的熱電偶負極引腳2通過電感L3與K型熱電偶負極相連接，同時，測溫芯片Ul的熱電偶正極引腳3通過雙穩(wěn)二極管D3接地，測溫芯片Ul的熱電偶的負極引腳2通過雙穩(wěn)二極管D4接地;測溫芯片Ul的熱電偶正極引腳3和負極引腳2之間還連接有電容C10;測溫芯片Ul的熱電偶的負極引腳2通過電阻R14接地;測溫芯片Ul的接地引腳I接地;測溫芯片Ul的串行時鐘輸入引腳5與單片機的引腳12對應(yīng)電連接，測溫芯片Ul的片選端引腳6與單片機的引腳11對應(yīng)電連接，測溫芯片Ul的串行數(shù)據(jù)輸出引腳7與單片機的引腳14對應(yīng)電連接。
[0028]蜂鳴器驅(qū)動電路通過單片機的控制，用于發(fā)出聲音報警提醒，如圖5所示，蜂鳴器正極通過電阻R6接5V電壓，蜂鳴器負極與MOS管Q2的漏極相連接，MOS管Q2的柵極通過電阻R7與單片機的引腳24電連接，MOS管Q2的源極接地，電阻R8并聯(lián)于MOS管Q2的柵極與源極之間。散熱風(fēng)扇控制電路通過繼電器K控制電烤/烘箱的散熱風(fēng)扇運行。風(fēng)扇驅(qū)動電路與單片機的引腳23電連接，用于控制散熱風(fēng)扇的運行；如圖6所示，繼電器K的線圈兩引腳并聯(lián)于穩(wěn)壓二極管D5兩端，穩(wěn)壓二極管D5負極接正5V電壓，穩(wěn)壓二極管D5負極與MOC管Ql的漏極電連接，MOC管QI的柵極通過電阻R9與單片機的引腳2 3對應(yīng)電連接，MOC管QI的源極接地，電阻RlO并聯(lián)于MOC管Ql的柵極和源極之間，繼電器K的觸點開關(guān)與散熱風(fēng)扇串聯(lián)連接。
[0029]觸摸屏為MiniDGUS液晶觸摸屏J，如圖7所示，液晶觸摸屏J的接收引腳5與單片機的引腳9相連接，液晶觸摸屏J的輸出引腳6與單片機的引腳10相連接，從而通過微控制器控制液晶顯示屏J。液晶顯示屏J接地引腳8、接地引腳9和接地引腳10接地，液晶顯示屏J的電源引腳I和電源引腳3分別與電源引腳2相連接，液晶顯示屏J的電源引腳I與5V電壓相連接，同時液晶顯示屏J的電源引腳2通過電解電容C12接地，電容C12起濾波作用。Mini D⑶S液晶觸摸屏顯示功能強大，采用串口通信，以數(shù)據(jù)幀格式進行通信，Mini D⑶S屏采用直接變量驅(qū)動顯示方式，所有的顯示和操作都是基于預(yù)先設(shè)置好的變量配置文件來工作，與傳統(tǒng)的LCM通過時序或者指令控制顯示存在顯著不同，顯示界面美觀，提高界面程序開發(fā)效率。
[0030]電源電路部分如圖8所示，整流器Dl兩輸入引角腳分別連接市電的火線零線，電解電容C4、電容C5和電容C6分別依次并聯(lián)于整流器Dl兩輸出引腳兩端，整流器Dl的正輸引腳3通過電感LI與穩(wěn)壓器U2輸入引腳I相連接，穩(wěn)壓器U2接地引腳2接地，電解電容C7和電容C8分別依次并聯(lián)于穩(wěn)壓器U2的輸出引腳3與接地引腳2之間，電阻R13與發(fā)光二級管D2串聯(lián)連接后，并聯(lián)于電容C8兩端;其中，電容C5-C8和電感LI均起濾波作用，發(fā)光二極管D2作為指示燈。
[0031]實施例2:—種使用實施例1中電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)實現(xiàn)電烤/烘箱加熱控制的方法，參見圖9、圖10，包括下列步驟:
(1)啟動電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，經(jīng)由對應(yīng)的輸入輸出終端設(shè)定所需加熱的溫度值；
(2)微控制器進行溫度采樣并檢測PID控制標志是否有效；
(3)如步驟(2)檢測有效，則調(diào)用對應(yīng)的熱電偶測溫程序，獲取電烤/烘箱實際溫度值； 其中，熱電偶測溫程序的工作過程包括下列步驟:
①初始化SPI模塊;微控制器與熱電偶測溫芯片之間采用3線SPI方式通信，只讀取溫度轉(zhuǎn)換信息，不發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0032]②調(diào)用測溫芯片驅(qū)動程序，測溫芯片獲得熱電偶的輸出電壓，讀取該輸出電壓作為溫度轉(zhuǎn)換相關(guān)值；因為熱電偶輸出電壓與溫度關(guān)系的非線性，所以需要對測溫數(shù)據(jù)進行線性化校正。
[0033]③根據(jù)步驟②所得的溫度轉(zhuǎn)換相關(guān)值，執(zhí)行滑動平均濾波，通過查表法計算實際溫度值，并對所得的實際溫度值進行線性化校正。
[0034]步驟③中查表法計算實際溫度值所用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表，是根據(jù)測溫芯片工作原理和K型熱電偶分度表數(shù)據(jù)生成的溫度校正數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表(精確到ΓΟ，溫度校正數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表存儲于存儲器中并被微控制器調(diào)用，其可以測量的溫度在O?1020°C范圍內(nèi)，理論上精確到0.1°C，因為存儲器存儲空間充足，所以不用擔心數(shù)據(jù)表占用存儲空間問題。
[0035](4)計算設(shè)定溫度與實際溫度的差值;如該溫度差值大于系統(tǒng)預(yù)設(shè)值，則啟用全速加熱方式，使電烤/烘箱加熱管工作;如該溫度差值小于系統(tǒng)預(yù)設(shè)值，則啟用PID控制方式控制電烤/烘箱加熱管進行加熱；
(5 )當步驟(4)中電烤/烘箱加熱至設(shè)定溫度時，結(jié)束加熱控制，切斷電源停止加熱或/和調(diào)用蜂鳴器程序發(fā)出警報信號；
(6)在步驟(4)中開始進行加熱的同時，微控制器啟動加熱時間倒計時功能以及無操作空閑計時功能，當一輪加熱倒計時過程結(jié)束后，發(fā)出警報信號；當電烤/烘箱在一定時間(如15分鐘)內(nèi)無操作時，則微控制器控制加熱控制電路關(guān)閉加熱輸出。
[0036]步驟(4)中PID控制方式控制電烤/烘箱加熱體進行加熱的過程包括下列步驟:
a.執(zhí)行增量型PID計算:計算誤差微分值，計算誤差微分差值，計算比例項乘積，計算積分項乘積，計算微分項乘積，計算PID增量輸出；
b.對步驟a所得的增量輸出進行限制，設(shè)置加熱周期占空比值，使PID增量輸出值作用于控制加熱器的脈沖寬度調(diào)制信號的占空比，將脈沖寬度調(diào)制信號的占空比細分等級為200 級；
c.根據(jù)步驟b所得的PID增量控制加熱周期占空比，每一秒鐘調(diào)用一次熱電偶測溫程序、執(zhí)行一次滑動平均濾波算法、獲得一次電烤/烘箱實際溫度值;每5毫秒控制一次固態(tài)繼電器輸出，進而控制電烤/烘箱加熱管加熱。
[0037]溫度控制程序算法采用PID控制算法，P為比例控制，I為積分控制，D為微分控制。但并非溫度控制全程都采用PID控制算法，在程序中預(yù)設(shè)有啟動PID控制方式的溫差范圍，當實際溫度與設(shè)定溫度差值大于溫差設(shè)定范圍時，采用全速加熱方式，而不啟用PID控制方式。當實際溫度與設(shè)定溫度差值處于溫差設(shè)定范圍時則啟用PID控制方式。這樣既加快了溫度控制響應(yīng)速度，又兼顧了溫度控制精度。
[0038]PID計算輸出量用于控制加熱周期占空比，每一秒鐘測量一次溫度值，每5毫秒控制一次固態(tài)繼電器輸出(SSR)，PWM細分等級為200級，這樣設(shè)計指標以滿足電烤/烘箱溫度控制的要求。
[0039]在以上實施例中所涉及的儀器設(shè)備如無特別說明，均為常規(guī)儀器設(shè)備;所涉及的控制程序、算法如無特別說明，均為常規(guī)控制程序、算法。
[0040]上面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作了詳細的說明，但是，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下，還可以對上述實施例中的各個具體參數(shù)進行變更，形成多個具體的實施例，均為本發(fā)明的常見變化范圍，在此不再一一詳述。
【主權(quán)項】
1.一種電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，包括電源電路、微控制器、存儲器和輸入輸出終端，其特征在于，還包括與所述微控制器分別對應(yīng)電連接的熱電偶測溫模塊和加熱控制電路； 所述加熱控制電路包括對應(yīng)設(shè)置于箱體內(nèi)的加熱體和用于控制所述加熱體電流通斷的繼電器，所述繼電器與所述微控制器對應(yīng)電連接； 所述熱電偶測溫模塊包括設(shè)置于箱體內(nèi)并與所述加熱體對應(yīng)連接的熱電偶，以及與所述熱電偶對應(yīng)連接的測溫芯片，所述測溫芯片通過SPI總線與所述微控制器對應(yīng)電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述微控制器對應(yīng)電連接的計時器、蜂鳴器，以及蜂鳴器驅(qū)動電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述微控制器對應(yīng)電連接的散熱風(fēng)扇驅(qū)動電路，所述散熱風(fēng)扇驅(qū)動電路采用繼電器控制電烤/烘箱的散熱風(fēng)扇運行。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述微控制器含STM32103系列36腳單片機;所述輸入輸出終端為Mini DGUS串口液晶觸摸屏;所述加熱體為納米碳纖維加熱管;所述繼電器為固態(tài)繼電器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述熱電偶為K型熱電偶;所述測溫芯片為K型熱電偶專用測溫芯片MAX6675。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述微控制器采用PID算法控制所述加熱體工作。7.—種使用權(quán)利要求1所述的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)實現(xiàn)電烤/烘箱加熱控制的方法，其特征在于，包括下列步驟: (1)啟動電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，經(jīng)由對應(yīng)的輸入輸出終端設(shè)定所需加熱的溫度值； (2)微控制器進行溫度采樣并檢測PID控制標志是否有效； (3)如步驟(2)檢測有效，則調(diào)用對應(yīng)的熱電偶測溫程序，獲取電烤/烘箱實際溫度值； (4)計算設(shè)定溫度與實際溫度的差值;如該溫度差值大于系統(tǒng)預(yù)設(shè)值，則啟用全速加熱方式，使所述加熱體工作;如該溫度差值小于系統(tǒng)預(yù)設(shè)值，則啟用PID控制方式控制所述加熱體進行加熱； (5 )當步驟(4 )中加熱體加熱至設(shè)定溫度時，結(jié)束加熱控制，切斷電源停止加熱或/和發(fā)出警報信號； (6 )在步驟(4 )中開始進行加熱的同時，所述微控制器啟動加熱時間倒計時功能以及無操作空閑計時功能，當一輪加熱倒計時過程結(jié)束后，發(fā)出警報信號；當電烤/烘箱在一定時間內(nèi)無操作時，則微控制器控制加熱控制電路關(guān)閉加熱輸出。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電烤/烘箱加熱控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中的熱電偶測溫程序的工作過程包括下列步驟: ①初始化SPI模塊； ②調(diào)用測溫芯片驅(qū)動程序，測溫芯片獲得熱電偶的輸出電壓，讀取該輸出電壓作為溫度轉(zhuǎn)換相關(guān)值； ③根據(jù)步驟②所得的溫度轉(zhuǎn)換相關(guān)值，執(zhí)行滑動平均濾波，通過查表法計算實際溫度值，并對所得的實際溫度值進行線性化校正。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電烤/烘箱加熱控制方法，其特征在于，步驟③所述查表法計算實際溫度值所用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表，是根據(jù)測溫芯片工作原理和K型熱電偶分度表數(shù)據(jù)生成的溫度校正數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表，所述溫度校正數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表存儲于所述存儲器中并被所述微控制器調(diào)用。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電烤/烘箱加熱控制方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述PID控制方式控制所述加熱體進行加熱的過程包括下列步驟: a.執(zhí)行增量型PID計算:計算誤差微分值，計算誤差微分差值，計算比例項乘積，計算積分項乘積，計算微分項乘積，計算PID增量輸出； b.對步驟a所得的增量輸出進行限制，設(shè)置加熱周期占空比值，使PID增量輸出值作用于控制加熱器的脈沖寬度調(diào)制信號的占空比，將脈沖寬度調(diào)制信號的占空比細分等級為.200 級； c.根據(jù)步驟b所得的PID增量控制加熱周期占空比，每一秒鐘調(diào)用一次熱電偶測溫程序、執(zhí)行一次滑動平均濾波算法、獲得一次電烤/烘箱內(nèi)實際溫度值;每5毫秒控制一次固態(tài)繼電器輸出，進而控制加熱體加熱。
【文檔編號】H05B1/02GK106060975SQ201610374032
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】馬驥, 冷曉玲, 尚俊峰, 李新會, 徐娟
【申請人】鄭州治世長云科技有限公司