基于K型热电偶的电阻炉温控系统设计

2 0 1 4年第3期文章编号： 1 0 0 9— 2 5 5 2 ( 2 0 1 4 ) 0 3— 0 1 6 5— 0 3 中图分类号： T P 2 7 3 文献标识码： A

基于 K型热电偶的电阻炉温控系统设计兰羽，李增民(陕西工业职业技术学院电气学院，陕西咸阳 7 1 2 0 0 0 )

摘

要：电阻炉温度的检测和控制直接与能耗、生产效率、产品质量、安全生产等重大技术指

标相关联。为了能快速、准确检测与控制电阻炉的温度，系统采用 K型热电偶和 M A x 6 6 7 5作为

温度采集模块，以单片机 S T C 8 9 C 5 2为核心，设计了一种基于 K型热电偶电阻炉温度检测控制系 统，包括系统的硬件电路与软件系统。经实验测试，系统控制精度达到 0 . 5￣ C,且性能稳定，使用简便，符合设计的预期要求。

关键词：电阻炉；K型热电偶；单片机 S T C 8 9 C 5 2;温度控制

De s i g n o f r e s i s t a n c e f u r n a c e t e mp e r a t u r e c o n t r o l s y s t e m b a s e d O i l K t y p e t h e r mo c o u p l eL AN Yu.L I Ze n g— mi n( S c h o o l o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g, S h a n x i P o l y t e c h n i c I n s t i t u t e, X i a n y a n g 7 1 2 0 0 0, S h a n x i P r o v i n c e, C h i n a )Ab s t r a c t:T h e d e t e c t i o n a n d c o n t r o l o f t h e r e s i s t a n c e f u na r c e t e mp e r a t u r e i s d i r e c t l y r e l a t e d t o e n e r g y

c o n s e r v a t i o n,p r o d u c t i o n e ic f i e n c y,p r o d u c t q u a l i t y,p r o d u c t i o n s a f e t y a n d o t h e r ma j o r t e c h n i c a li n d i c a t o r s a s s o c i a t e d. I n o r d e r t o b e f a s t,a c c u r a t e d

e t e c t i o n a n d c o n t r o l o f r e s i s t a n c e f ur n a c e t he

t e mp e r a t u r e,t he s y s t e m u s e s he t K t y p e t h e r mo c o u p l e a n d MAX 6 6 7 5 a s t h e t e mp e r a t u r e a c q u i s i t i o nmo d u l e, MCU S TC8 9 C 52 a s t he c o r e, d e s i g n s t y p e K t h e r mo c o u p l e t e mp e r a t u r e r e s i s an t c e f u r n a c e

c o n t r o l s y s t e m,i n c l u d i n g he t h a r d w a r e c i r c u i t a n d s o f t wa r e s y s t e m. B y t h e t e s t i n g,t he p r e c i s i o n o f c o n r t o l s y s t e ms a t 0 . 5℃,s t a t i c e r r o r i s 0 . 3￣ C,c o n s i s t e n t s w i h t he t e x p e c t e d d e s i g n .Ke y wor d s: r e s i s t o r f u r na c e;K t y p e t h e r mo c o u p l e;S TC8 9C5 2 mi c r o c o n t r o l l e r;t e mpe r a t i a r e c o n t r o l

0 引言在化工、电力、冶金等工业中，电阻炉应用极为广泛，电阻炉温控系统是其核心 J。电阻炉温度控制系统是一种典型的一阶环节，具有纯滞后、大惯性、非线性等特点。对于电阻炉，如采用传统的温度调节方式控制温度，则调节时间长、超调大、精度低 J。单片机以其灵活性强、可靠性高、控制简单

± 0 . 5￣ C,超调量<1%;恒温时间 2 4小时。

1 MA X 6 6 7 5芯片热电偶是一种典型的自发电型传感器，工作时不需要外加电源、使用方便、结构简单 _ 4 。本系统采用的 K型 (镍铬一镍硅 )热电偶，其线性度好、测

温范围宽且价格低廉。K型热电偶输出一般非常微弱，一般只有毫伏级，需放大处理后，

再经 A/ D转换成数字信号单片机系统才能识别。M A X 6 6 7 5是一种内部带有断线检测、线性校正、冷端补偿的串行 K 型热电偶 A/ D转换芯片。MA X 6 6 7 5的特点： ( 1 )冷端补偿电路的范围是一2 0" C~8 0￣ C; ( 2 )带有 3位收稿日期：2 0 1 3— 0 5—2 1 作者简介：兰羽 ( 1 9 7 5一),男，硕士，副教授，研究方向为微系统设计与应用。一

等一系列优点，已在工业自动化系统、智能化检测及仪器仪表等诸多领域得到广泛应用。采用单片机进行炉温控制，可以提高控制质量和自动化程度，同时

具有精度高、易控制调节、电路简单等优点。本文采用 K型热电偶作为温度采集模块，以单片机S T C 8 9 C 5 2作为控制核心，设计了一种温度控制系 统，其温控范围为 3 0 0￣ C一1 3 0 0 o C;控制精度可达

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