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마이크로컨트롤러 기반 온도제어 시스템 설계

1장 서문 1. 1 주제의 배경 방습, 곰팡이 방지, 부식 방지 및 방폭은 창고의 일상 작업에 중요한 요소이며 제품의 품질을 측정하는 중요한 지표입니다. 창고관리. 이는 예비 재료의 서비스 수명과 작동 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 일상 업무의 원활한 진행을 위해 가장 중요한 과제는 창고 내 온도 및 습도 모니터링을 강화하는 것입니다. 그러나 전통적인 방법은 습도계, 모발 습도계, 바이메탈 측정기, 습도 테스트 스트립과 같은 테스트 장비를 사용하고 수동 검사를 수행하여 온도 및 습도 요구 사항을 충족하지 못하는 창고를 환기, 제습 및 냉각하는 것입니다. 이 수동 테스트 방법은 시간이 많이 걸리고 노동 집약적이며 비효율적이며 테스트 온도 및 습도 오류가 크고 무작위적입니다. 따라서 저렴하고 사용하기 쉽고 정확한 온도 및 습도 측정기가 필요합니다. 1.2 설계 프로세스 및 프로세스 요구사항 1. 기본 기능 ~ 온도 및 습도 감지 ~ 온도 및 습도 표시 ~ 한계 초과 경보 2. 주요 기술 매개변수 ~ 온도 감지 범위: -30℃- 50℃~ 측정 정확도: 0.5℃~ 습도 감지 범위: 10-100RH~ 감지 정확도: 1RH~ 표시 모드: 온도: 4자리 표시 습도: 4자리 표시~ 경보 모드: 3극관 구동 부저 경보 2장 솔루션 비교 및 ​​시연 마이크로컨트롤러를 측정 및 제어로 사용할 때 시스템이 실행 중이면 시스템에는 측정할 신호를 위한 입력 채널이 항상 있어야 하며 컴퓨터는 필요한 입력 정보를 선택합니다. 측정 시스템의 경우 측정된 신호를 정확하게 얻는 방법이 핵심 작업입니다. 측정 및 제어 시스템의 경우 제어 대상의 상태를 테스트하고 제어 조건을 모니터링하는 것도 필수적인 링크입니다. 센서는 측정 및 제어를 수행하는 주요 링크이며 측정 및 제어 시스템의 핵심 구성 요소입니다. 측정된 원래 신호를 정확하고 안정적으로 캡처하고 변환하는 센서가 없으면 모든 정확한 측정 및 제어가 불가능합니다. 산업 생산 공정의 자동화된 측정 및 제어는 거의 주로 다양한 센서를 사용하여 생산 공정의 다양한 매개변수를 감지하고 제어하므로 장비와 시스템이 최상의 상태로 정상적으로 작동하여 높은 효율성과 높은 생산 품질을 보장합니다. 2. 1 온도 센서 선택 옵션 1: 열저항 온도 센서를 사용합니다. 열저항이란 온도에 따라 변하는 도체의 저항 특성을 이용하여 만든 온도 측정소자입니다. 현재 백금, 구리, 니켈 및 기타 열 저항기가 널리 사용됩니다. 주요 특징은 높은 정밀도, 넓은 측정 범위 및 편리한 장거리 측정입니다. 백금은 매우 안정적인 물리적, 화학적 특성, 강한 내산화성, 쉬운 정제, 우수한 복제성, 우수한 산업적 특성 및 높은 저항성을 가지고 있으므로 백금 저항기는 산업 테스트에서 고정밀 온도 측정 및 온도 표준에 사용됩니다. 단점은 가격이 비싸고, 온도계수가 작고, 자기장의 영향을 크게 받으며, 환원매체에 쉽게 오염되고 부서지기 쉽다는 점이다. IEC 표준 온도 측정 범위 -200~650℃에 따르면 Baidu 저항비 W(100) = 1.3850, R0가 100Ω 및 10Ω일 때 허용되는 측정 오차는 레벨 A 및 ±(0.15℃ 0.002 |t|)입니다. 레벨 B는 ±(0.3℃ 0.005 |t|)입니다. 구리 저항기는 백금 저항기보다 온도 계수가 더 크고 가격이 저렴하며 정제 및 가공이 더 쉽습니다. 그러나 저항률이 작고 부식성 매체에서의 안정성이 낮습니다. -50 ~ 180°C의 온도 측정을 위해 업계에서 사용됩니다. 옵션 2: -55°C~150°C의 온도 측정 범위와 높은 정확도를 갖춘 AD590을 사용합니다. 온도 측정 범위 내에서 M 기어의 비선형 오차는 ±0.3°C입니다. AD590은 순방향 전압 44V, 역방향 전압 20V를 견딜 수 있어 역방향으로 연결해도 장치가 손상되지 않습니다. 사용하기에 안정적입니다. 작동하려면 DC 전원만 필요하고 선형 보정이 필요하지 않으므로 사용이 매우 편리하고 변명이 매우 간단합니다. 전류 출력형 센서의 특성으로 전압 출력형에 비해 외부 간섭에 대한 저항력이 강합니다. AD590의 측정 신호는 100미터 이상의 거리까지 전송될 수 있습니다. 반응식 1과 반응식 2를 종합적으로 비교하면, 반응식 2가 이 설계 시스템에서 온도 센서를 선택하는 데 더 적합합니다.

2. 2 습도 센서 선택 공기 습도를 측정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 원리는 물질에 의한 물리적 또는 화학적 특성의 변화를 기반으로 물질이 흡수하는 수분의 양과 주변 공기의 수분 함량을 간접적으로 얻는 것입니다. 주변 공기로부터 수분을 흡수하는 물질. 용량성, 저항성 및 팽창 습도 센서는 수분을 흡수한 후 고분자 재료의 유전 상수, 저항률 및 부피 변화를 기반으로 습도를 측정합니다. 옵션 1: HOS-201 습도 센서를 사용합니다. HOS-201 습도 센서는 고습도 스위치 센서로 작동 전압은 AC 1V 이하, 주파수는 50HZ~1KHZ, 측정 습도 범위는 0~100RH, 작동 온도 범위는 0~50℃, 임피던스는 입니다. 75RH(25℃)는 1MΩ입니다. 이 유형의 센서는 원래 스위치용으로 사용되었으며 넓은 주파수 범위의 습도를 감지할 수 없으므로 주로 특정 값 이상 또는 이하의 습도를 판별하는 데 사용됩니다. 하지만 이 센서는 특정 범위 내에서 사용할 경우에만 선형성이 좋아 선형 특성을 효과적으로 활용할 수 있습니다. 옵션 2: HS1100/HS1101 습도 센서를 사용합니다. HS1100/HS1101 정전용량 센서는 회로구조상 정전용량 소자와 동일하며, 측정된 공기습도가 증가함에 따라 정전용량이 증가합니다. 교정 없는 완전한 호환성, 높은 신뢰성 및 장기 안정성, 빠른 응답 시간, 특허받은 고체 폴리머 구조, 두 가지 패키지 제품: 상단 접점(HS1100) 및 측면 접점(HS1101), 선형 전압에 적합 출력 및 주파수의 두 가지 회로가 있습니다. 제조 라인의 자동 플러그인 및 자동 조립 공정에 적합한 출력입니다. 상대 습도 범위는 1---100RH이고, 정전 용량은 16pF에서 200pF로 변경되며, 오류는 ±2RH보다 크지 않습니다. 온도 계수는 0.04pF/℃입니다. 정확도가 더 높다는 것을 알 수 있습니다. Scheme 1과 Scheme 2를 종합적으로 비교하면 Scheme 1은 정확도와 측정 습도 범위 요구 사항을 충족하지만 특정 범위 내에서만 사용할 경우 선형성이 좋아 선형 특성을 효과적으로 활용할 수 있습니다. 또한 이 설계 시스템에서는 온도 -30~50℃에 대한 요구 사항이 없으므로 이 설계의 습도 센서로 옵션 2를 선택합니다. 2. 3 신호 획득 채널 선택 이 설계 시스템에서 온도 입력 신호는 8채널 아날로그 신호이므로 다중 채널 구조가 필요합니다. 해결 방법 1: 여러 병렬 아날로그 입력 채널을 사용합니다. 이 구조의 아날로그 채널의 특성은 다음과 같습니다. (1) 각 입력 측정의 요구 사항에 따라 다양한 성능 수준의 장치를 선택할 수 있습니다. 전체적인 비용을 더 낮출 수 있습니다. (2) 하드웨어가 복잡하고 고장률이 높습니다. (3) 소프트웨어는 간단하며 각 채널을 독립적으로 프로그래밍할 수 있습니다. 옵션 2: 여러 시간 공유 아날로그 입력 채널을 사용합니다. 이 구조의 아날로그 채널의 특성은 다음과 같습니다. (1) ADC 및 S/H에 대한 요구 사항이 높습니다. (2) 처리 속도가 느립니다. (3) 하드웨어가 간단하고 비용이 저렴하다. (4) 소프트웨어가 비교적 복잡합니다. Scheme 1과 Scheme 2를 종합적으로 비교하면 Scheme 2가 이 설계 시스템의 아날로그 입력 요구 사항에 더 적합합니다. 블록 다이어그램을 비교하면 Scheme 2는 간단한 하드웨어라는 뛰어난 이점을 가지므로 Scheme 2가 신호 입력 채널로 선택됩니다. 이 기사의 출처: /dianzi/