一种关于挠性加速度计温度控制系统设计方法

为了提高石英挠性加速度计的零偏稳定性指标,确保惯性导航系统定位定向精度,需要石英挠性加速度计长期工作在稳定的环境温度范围内,相应的温度控制系统设计技术尤为关键;针对某高精度惯性导航系统对温度控制精度指标的实际需求,首先设计了以DSP为核心控制器的温度控制硬件电路;同时以加速度计组件为控制对象,建立温控模型,采用PWM波控制策略及增量式PID控制算法,利用MATLAB仿真工具获得较优的控制参数;在DSP中开发了温度控制程序,并进行参数整定、指标测试,最终使加速度计工作环境温度稳定在55±0.2 ℃范围内;通过实际应用验证表明,该方法针对石英挠性加速度计工程应用特点,实现的温度控制精度高,稳定性好,能够为惯性导航系统的高精度使用奠定基础。     

DSP控制在热电制冷器中的应用

基于DSP2407的恒温控制系统,利用热电制冷器(TEC)对半导体激光器进行高精度温度控制。文中简要阐述了TEC的工作原理和高精度恒温控制的原理和方法,并详细给出了DSP的主要硬件接口电路,和对TEC的驱动电路。软件采用PID算法,在激光器的最佳工作温度25℃的情况下,能达到0.02℃的控制精度,取得非常理想的效果。     

基于DSP的恒温控制系统设计与实现

介绍了应用于DNA提取自动化工作站的一种基于DSP(数字信号处理器)的恒温控制系统。针对自动化工作站中敞开式恒温模块的高精度温控要求和纯滞后、易受环境干扰的温控特点,分别对温控系统软硬件进行设计,应用改进的位置式PID控制算法并结合高质量的PID参数整定,实现了对恒温模块的高精度温度控制。实际测试结果表明,在开放式温控环境下,恒温模块的温控精度达到了±0.15℃,具有调温速度快、温控精度高和抗干扰能力强的特点,完全满足DNA提取自动化工作站的设计要求。     

基于模糊PID的高精度温度控制系统

为满足工业生产领域对温度传感器现场标定的需求,设计了一套基于模糊PID的便携式高精度温度控制系统,使 用模糊算法对PID参数进行自动控制和整定,满足对不同温度段的控制要求,根据H桥驱动电路搭建TEC驱动模块,利用铂电阻PT1000作为温度传感器,设计并完成了一套高精度温度控制系统,实验表明,在-20 ℃ ~ 120 ℃的控温范围之间,系统控温精度优于±0.005℃ ,并可以长期稳定在设定温度,超调量小,系统体积小携带方便,可以满足复杂场合现场标定温度传感器的需求。     

高精度石英加速度计采集电路设计

从高精度捷联惯导系统加速度计信号采集需求出发,设计了一种高精度、低功耗、小型化的加速度计信号采集方案,采用数字补偿方案对转换电路的零位和标度因数温度系数进行了补偿校准,补偿后其全温指标提高了一个数量级.经实际电路测试验证,其在-55℃～+85℃温度范围内的标度因数全温变化小于0.5 ppm/℃,全温零位小于10μg,标度因数年重复性达到10 ppm,电路常温功耗仅为1.8 W,测试结果表明该电路方案满足高精度捷联惯导系统应用需求.     

薄膜氢气传感器的数字PID控温系统设计

针对电阻式薄膜氢气传感器对工作温度的需求,本文设计了一种基于嵌入式的数字PID控温系统。系统采用铂电阻高精度测温电路,MOS驱动电路控制加热电阻,通过单片机执行数字PID控制算法,调整PWM占空比实现氢敏芯体温度的高精度控制。试验结果表明,氢气传感器的调节时间为130 s,控温精度为±0.1℃,满足氢气传感器的应用需求,具有重要的实用价值。该系统具备电路结构简单、响应速度快、控温精度高等优点。     

基于STM32的恒温水浴温度检测与控制系统设计

针对石油产品运动粘度检测中恒温水浴温度的测量与控制,提出了一种基于PT100测温和高精度控温的系统,搭建了系统的硬件电路和设计了系统软件,并进行了实验验证。本设计采用STM32F407作为主控处理器,PT100传感器测量温度,三线制调理电路消除测量误差,24位A/D芯片进行A/D转换,12864液晶进行实时显示,并具有语音功能。测温部分采用查表与分段数学建模相结合的方法,能够计算得出较精确的温度值,由于在化工领域的温度控制中,被控对象具有纯滞后的特点,系统中控温部分采用PID算法和Smith预估算法相结合进行控制。实验表明,该系统温度测量精度可在0℃~100℃范围内达到±0.1℃,控制精度绝对误差不超过0.1℃,能够达到设计要求。结合了Smith预估的PID算法动态响应迅速,超调量小,稳定性好,明显优于普通的PID算法。     

高精度恒温控制系统的设计

为了开展光学实验,设计了一种高精度恒温控制系统,应用于搭建光栅制作的实验环境.该方案通过Matlab仿真建立了恒温室水平面温度梯度数学模型,确定恒温室热源的分布方式,采用西门子S7系列模块作为主控CPU,前端利用Ptl00传感器,经过A/D转换后输入到PLC,运用PID算法控制D/A模块至调压器的输出,从而决定执行机构的工作功率,最终实现温度的闭环控制.实验结果表明,该恒温控制系统控制精度高、稳定可靠,恒温室控制精度≤±0.1℃,能够满足精密仪器测量与光学加工的温控要求,具有很高的实用价值.     

基于TEC的小型快速高精度恒温系统设计

为研究半导体器件的瞬态热学特性,研制了基于半导体加热制冷片(TEC)的小型快速高精度恒温系统;论述了基于STM32F103RBT6的加热制冷恒温系统设计,系统以微控制器STM32F103RBT6,恒温驱动电路,TEC和温度采集电路为硬件,用数字PID(proportion integration differentiation)算法实时调整输出脉宽调制信号PWM(pulse-width modulation),直到温度在预设精度范围内,从而实现恒温控制;系统采用H桥电路实现快速加热制冷,恒温驱动电路采用无源滤波器和有源滤波器构成的混合滤波器大大降低了电流纹波,提高了系统控温精度;实验结果表明,恒温系统工作稳定可靠,控制精度高,可快速加热制冷,在微小型恒温系统研制方面有一定的实用和推广价值。     

模糊PID算法的温度控制在CCD上的应用

采用一种基于模糊PID算法的温控理论,使CCD电路工作在稳定的环境.实验结果表明,在20℃时,CCD电路的暗电流变化相对平稳,同时,采用改进的模糊PID算法可以较快、较准确地达到20℃的目标控制温度,误差范围在0.1℃左右.     

基于DSP的实时PCR仪温度控制系统研制

为小型实时聚合酶链式反应(PCR)仪研制一种基于数字信号处理器(DSP)芯片TMS320F2812的温度控制系统。由DSP产生的脉冲宽度调制(PWM)波经功率放大电路驱动半导体加热制冷片以Pt100作为温度传感器构建一种消除非线性误差的电桥传感电路,将温度信号转换为电压信号,电压信号送入DSP的A/D转换模块,同时进行位置式PID算法,然后调节PWM波的占空比,使整个系统对温度信号达到闭环控制。实验结果表明:系统的升降温速率能达到4℃/s,精度为0.2℃。     

基于TEC和PID的恒温控制系统

量热法可用于表征放射性核素衰变热功率;基于热平衡模式的量热系统,测量过程对测试环境波动较为敏感,测量精度受环境温度影响较大,因而对环境温度稳定性要求较高;为向量热系统提供稳定的恒温测试环境,基于LabWindows/CVI虚拟仪器开发平台,以半导体制冷器(TEC)为制冷元件、Pt100型铂电阻温度传感器为测温元件、高精度数字源表作为电源、高精度数字多功能表为温度测量仪表,基于网络通讯,采用比例-积分-微分(PID)控制策略,设计开发了量热计恒温控制系统;开发完成的系统软件可实现仪表通讯、数据采集与显示、恒温控制、数据分析与存储功能;以量热系统恒温层结构材料铝锭为对象进行了恒温效果测试,测试时长48 h,远高于量热系统单位测量周期;结果显示,该恒温系统可获得±0.2℃的控温精度,满足量热测试对系统环境温度稳定性的要求。     

热电致冷的激光器温度控制电路设计

设计了一种高精度、外围元件较少的热电致冷温度控制电路。介绍了激光器温度控制电路的系统组成及工作原理,重点论述了采用基于TPS63000的热电致冷控制电路,通过MCU的数字PID控制算法对EML激光器温度进行精确调节的过程。实验结果表明,该电路完全符合EML激光器对温度稳定性的要求。     

温差发电实验台温度控制系统设计

温差发电技术研究的基础是搭建一套满足需求的测试平台,其中最为关键的是温度控制系统。为此基于单片机建立了温度控制系统,主要对硬件电路,特别是传感器处理电路、加热电路、PID控制系统进行了设计。实验数据表明,该系统能够满足实验要求,温差发电片的开路电压与其两端的温差基本呈线性关系。     

基于铂电阻的温度高精度测量研究

针对采用铂电阻对温度进行高精度测量,从硬件电路和曲线拟合2个方面进行了研究。电路上采用同一个电压给传感器恒电流驱动电路和A／D转换电路作参考电压,保证了温度检测的精度,并用最小二乘法直接拟合了描述采样值一温度关系的曲线,弥补了Pt100测温时信号从铂电阻到A／D转换的过程中各个中间环节所产生的偏差。该方法可使测量偏差优于0．05℃,并已在研制的高精度温度温差控制系统中得到应用。     

ITO薄膜微流体芯片的温控系统设计

设计了一种用于氧化铟锡(ITO)薄膜基材微流体芯片的恒温控制系统。系统采用数字温度传感器采集ITO薄膜温度,USB 2.0接口通信。用户通过PC机可实时监测微流体芯片温度变化情况,设定目标温度,以及存储温度数据。系统采用改进增量式PID控制算法实现温度控制,控制精度可达±0.2℃。     

变系数PID控温系统在半导体气体传感器中的应用

提出了一种用于半导体气体传感器的温度控制电路,包含键盘输入、液晶显示、温度采集、数控调压等模块,采用变系数PID算法实现对降压模块输出电压的调控,控制气敏元件的温度.实验表明:与恒压加热和常规PID控温相比,变系数PID控温的调节时间短、超调量小,具有较强的抗干扰能力.350℃加热时,与恒压加热相比调节时间从234 s缩短到了6 s,当环境温度从30℃变化到50℃时恒压加热敏感元件温度上升9℃,而改进后温度变化不超过0.3℃,是一种很有潜力的半导体型气体传感器控温系统.     

基于PID算法的大功率泵浦激光器温控系统设计

设计了一种基于数字PID算法的大功率泵浦激光器温度控制系统,该系统采用ARM2210作为处理器,高精度NTC（负温度系数热敏电阻）和TEC（半导体制冷器）分别作为温度传感器和温控执行元件,并对传统的PID算法和参数进行改进和整定、修正,驱动芯片选用MAX1968,在节省大量电路设计的同时大大提高了温度控制精度和抗干扰能力。实验结果表明：该系统在0～40℃温度范圆内的控温稳定性优于±0．05℃,能够有效抑制LD波长的漂移。     

基于模型的虚拟温度传感器设计

针对航空发动机控制系统的半物理仿真过程中实时温度场难以模拟、接口电路的温度通道不能检验等问题,提出了一种基于模型的虚拟温度传感器设计思路。在Matlab/Simulink平台上建立传感器的变时间常数算法模型,使用RTW-EC的自动生成代码工具基于数字信号处理器(DSP)C2000微控制器设计了虚拟温度传感器,进一步结合CCS集成开发环境(IDE)对所生成的温度传感器代码进行了处理器在环(PIL)验证。仿真结果表明:所构建的虚拟传感器能够高精度模拟真实温度传感器的特性,可以满足航空发动机控制系统半物理仿真试验的要求。