热电阻在烟叶初烤炕房温度控制中的应用

】　　摘要：以炕房温度工艺要求为例，介绍了以单片机为核心、以Cu50为传感器的温度控制装置。实践证明温度测量电路新颖、测量比较精确，装置控制性能良好。
　　关键词：热电阻; 单片机; 烟叶烤房; 温度测量; 风门控制
　　
　　前言
　　烟叶初烤过程中，烤房内温度的准确测量和有效控制是烘烤的核心和烟叶质量的根本保证。目前，广大烟区已广泛推广烟叶初烤的“三段式烘烤工艺”，并且大多数炕房已加装热风循环装置，而使用的温度测量器具却是酒精的或煤油的玻璃管温度计（烟区称之为火表），控制方法采用人工启闭回风门（用于排湿，控制湿球温度）、火门或鼓风机（控制火炉火势，间接控制干球温度）。测量不准、使用不便的温度计，被动的控制方法等成为制约烟叶烘烤质量提高的瓶径问题。以温度控制工艺为例，用热电阻Cu50作为传感器，以单片机为核心的控制仪解决了这一问题，基本实现烤烟过程中温度的自动控制。
　　1 温度控制要求
　　(1)、技术要求：有效测控范围：20℃至80℃；温度测量精度：±0.5℃; 温度控制精度：±1.0℃; 显示分辨率：0.1℃;
　　(2)、档位设置：为了适应烤烟工艺要求和烟叶的具体情况，在35℃--43℃温度范围内将其分为九档，以供选择。
　　(3)、执行机构：风门由电动执行器驱动，其运行时间为80秒，即1.1度∕秒；电源：220V，50Hz。
　　(4)、自动控制：当湿球温度值超过设定值0.5℃时，进风门自动开启5秒；当湿球温度值在设定值±0.5℃范围内时，进风门状态保持。当湿球温度值低于设定值0.5℃时，进风门自动关闭5秒；
　　(5)、报警：当温度高于或低于设定值1℃时，蜂鸣器报警。
　　2 系统设计
　　根据以上具体要求，本系统用单片机作为控制单元，热电阻作为传感器，完成了装置的设计，整个系统的原理图如图1所示。其工作原理如下：
　　

　　
　　2.1 硬件设计
　　2.1.1 微处理器选择
　　本系统选用AT89C51作为CPU。AT89C51是一种低功耗、高性能的片内4KB快闪可编程/擦除只读存储器的8位CMOS微控制器，与MCS-51微控制器产品系列兼容,使用高密度、非易失存储技术制造，存储器可循环写入/擦除1000次。AT89C51的引脚与8031相同[4]。因此，不需要扩展即能满足要求。
　　2.1.2 传感器的选择
　　根据本系统的测量精度和控制精度要求，本装置选择了热电阻式传感器Cu50作为测温传感器[3]。Cu50测温范围-50℃~+150℃，工作范围20℃--80℃，线性度好，灵敏度高，价格适中，满足了该系统的技术要求。
　　2.1.3 测量电路
　　温度的测量和控制主要取决于温度测量精度，因此，为了保证精度，从硬件采用了三个方面的措施：第一，测量中传感器的连接采用新的三线制方法[1]，补偿由导线引起的误差；第二，选用高精度低漂移运算放大器OP07作为运算放大的电路，第三，测量电路采用恒流源供电。如图2所示。
　　该电路完全消除了最常用的三线制接法[2]中导线电阻的影响。图中R62、R63、R64的电阻值相等，其输出电压仅与热电阻Rt有关，且呈线性关系。测量精度主要取决于恒流源电流。为保证该电流的稳定性，在恒流源电路的设计中，选用了稳压管（LM-336）,高精度低漂移运算放大器（OP-07）,晶体三极管（BC157B）。其它电路则选用了四通用单电源运算放大器（LM324）。