一種應(yīng)用于足浴器的溫控器的研制
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由于計(jì)算機(jī)無法像模擬控制那樣連續(xù)輸出控制量，進(jìn)行連續(xù)控制。所以上式需進(jìn)行離散化處理。離散化的思路為：以T作為采樣周期，將連續(xù)時(shí)間t分為k個(gè)采樣周期，即t=kT，將t代入式(1)可得到離散PID表達(dá)式
采用增量式PID算法的優(yōu)勢(shì)在于可減少計(jì)算機(jī)的計(jì)算任務(wù)，并且增量式算法只取決于目前時(shí)刻，上一時(shí)刻，上上時(shí)刻的值，對(duì)起始參數(shù)不敏感。
3個(gè)系數(shù)的取值取決于實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，為達(dá)到較好的控制效果，因此在各溫度區(qū)域由實(shí)驗(yàn)測(cè)取了最佳PID控制參數(shù)值。系統(tǒng)PID算法流程如圖4所示。
由圖4可知，若輸出值為x，則2 s內(nèi)的需加熱時(shí)長(zhǎng)為x×20 ms，不加熱時(shí)長(zhǎng)為(2 000-x·20)ms。本文引用地址：http://yuyingmama.com.cn/article/193402.htm
(5)PCB設(shè)計(jì)。本著強(qiáng)電和弱點(diǎn)，模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)需要分開的原則。在PCB設(shè)計(jì)時(shí)采取以下措施：
1)由于采用開關(guān)電源供電，因此需注意將高頻高壓部分和低壓直流部分隔離開。
2)系統(tǒng)對(duì)噪聲較敏感，由于數(shù)字器件，尤其是MCU在開關(guān)動(dòng)作時(shí)會(huì)引起電流變化，從而導(dǎo)致電壓噪聲，因此需在走線上用星型走線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)敏感器件單獨(dú)供電。
3)數(shù)字地需要進(jìn)行大面積鋪地處理，并且每個(gè)器件都要單獨(dú)接一個(gè)0．01μF的高頻退藕電容，在大規(guī)模數(shù)字器件上(例如MCU)，需要外加一個(gè)47μF的電解電容抑制干擾。模擬部分和數(shù)字部分進(jìn)行隔離，即在合適的地方與數(shù)字地單點(diǎn)連接。
3 試驗(yàn)結(jié)果
(1)設(shè)計(jì)要求。
1)從室溫開始加熱至40 ℃要求控制在30 min以內(nèi)。
2)開始PID控制以后，水溫的波動(dòng)范圍需要在目標(biāo)溫度±0．5℃以內(nèi)。
(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，目標(biāo)溫度定為47℃，從46．5℃開始根據(jù)PID算法控制，穩(wěn)定后水溫變化范圍應(yīng)在±0．5℃之內(nèi)。
從室溫下開始加熱，水溫上升平穩(wěn)，每一分鐘約上升0．7 ℃，如表1所示。
到達(dá)47℃后，水溫被控制在46．5～47．5℃之間，如表2及圖5所示。
4 結(jié)束語
此足浴器采用廉價(jià)的AT89C2051，并充分運(yùn)用了其所有資源，兩組IO引腳的其中11個(gè)引腳被用作LED數(shù)碼管顯示溫度。剩下5個(gè)引腳分別作為繼電器控制引腳、復(fù)位按鍵、DS18B20溫度采集接口及兩個(gè)溫度調(diào)節(jié)按鍵。并用PID算法解決了熱電阻過沖過冷的問題，減少了硬件需求，從而降低了成本。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，此控溫系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，且精度較高。
評(píng)論