自适应式烘干机制作

自适应式烘干机

一、实训目的

1.掌握烘干机的原理；

2.掌握简单的程序编写;

3.学会使用TKS-668B仿真器；

4.熟练焊接工艺；

5.掌握硬件与软件的调试方法；

6.锻炼同学间团结协作能力。

二、实训内容

1.元器件的识别及焊接；

2.硬件的组装与调试；

3.程序的编写；

4.软、硬件的结合仿真。

三、电路功能说明

1.功能说明

  自适应式烘干系统，改变了传统烘干方式，采用可控制硅作为功率驱动器件。该系统通过测量环境温度可以在快速、普通加热、恒温加热和停止加热状态下自动切换（这里使用灯泡代替加热器件），它的组成原理如图1所示。

2.电路功能简介

    烘干系统在我们的生活中应用非常广泛，传统的烘干系统，一般是采用接触器或继电器作为功能驱动器件红纸加热器，它们只能在启动加热或者停止加热之间切换，由于在加热过程中会有热惯性等因素，所以在高精度的烘干系统中使用传统的方式显然无法满足需求了。为了解决以上问题，这里为大家展现一种简单的自适应式烘干系统，自适应式烘干系统的主要特点是，当测量环境温度过低时输出的电压有效值高，加热器迅速加热，当温度靠近预期设定值时，输出电压有效值降低，从而放慢加热速度，对被测量环境温度 进行微调。这里我们通过延时触发可控制硅来调整输出点的有效值，从而调整加热器的发热量。

    烘干系统主要由：温度检测放大电路、温度比较电路、交流过零检测电路、单片机控制电路、LED数码显示电路、可控硅触发电路、电源电路和加热器（用灯泡模拟加热器）所组成。在该电路中我们希望得到一个设定温度为40℃的烘干系统，所以我们设定了一下参数：

    当热敏电阻测量温度低于30℃时，系统处于快速加热模式，此时输出点它最高，加热速度最快（灯泡亮度最大）。

当热敏电阻测量温度在30℃~35℃之间时，系统处于普通加热模式，输出点它降低，加热速度放慢使其慢慢地靠近期望值（灯泡亮度降低）。

    当热敏电阻测量温度在35℃~40℃之间时，系统处于恒温加热模式，输出点它再次降低，加热速度减慢或为系统保温（灯泡亮度降低）。

    当温度高于40℃时，系统处于停止加热模式，输出电压为零，灯泡不亮。

    在对电路功能进行测试过程中，使用灯泡、电烙铁或热风*对热热敏电阻RT1进行加热，可以方便地模拟出温度变化，使其输出点它发生变化（灯泡亮度变化）。

    电路中S1为停止按键，S2为启动按键，系统上电时处于停止状态，STOP指示灯点亮，LED数码不显示，按下S2为启动键，RUN指示灯点亮。系统处于快速加热模式时LED显示器显示“01”，处于普通加热模式时，LED显示器显示“02”，处于恒温加热模式时，LED显示器显示“03”，处于停止加热模式时，LED显示器显示“--”。

四、器件介绍

1、运算放大器LM358

LM358是二运放集成电路，它采用8脚双列直插塑料封装，其内部包含二组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外，二组运算放大器互相独立，引脚及内部方框图如图2所示，LM358具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点,因此被广泛应用于各种电路中。

2、电压比较器LM339

LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，它采用14脚双列直插封装，内部包含四组形式完全相同的电压比较器,内部组成图如图3，该电压比较器的具有,失调电压小,典型值为2mV，电源电压范围宽,单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V，对比较信号源的内阻限制较宽,因此应用相当广泛。

3、AT89S52

引脚功能说明：39-32脚，P0.0-P0.7 双向I/O口。

               1-8 脚 , P1.0-P0.7双向I/O口。

              21-28脚，P2.0-P2.7 双向I/O口。

              10-17脚，P3.0-P3.7 双向I/O口。

              PESN（29脚）：外部程序储存器读选通信号。

              ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许/编程信号。

              EA/VPP（31脚）：外部程序存储器地址允许/编程电压输入端。

              RES/VPD（9脚）：RST是复位信号输入端。

              VCC VSS（40、20脚）电源输入端。

XTAL1、XTAL2（18、19脚）时钟引脚。

4、6反相带施密特触发器CD40106

CD40106由6个结构相同的输入级具有施密特触发功能的反相器组成，内部结构图管脚图见图7，输入输出真值表见表1。施密特触发器在输入波形的上升和下降段，它的阀值电压不同。

5、MF58热敏电阻

MF58为负温度系数（NTC）热敏电阻，其特点是温度越高其电阻值越小。MF58外形图如图8，电路符号如图9，温度-电阻对应，见表2。

6、其他所用元件及其规格

五、装配及调试说明

1、外部接线

通过J1接入AC12V电源，为系统提供工作电源；灯泡经过导线连接到12

2、电路工作原理

烘干系统的电路主要由：温度检测放大电路、温度比较电路、交流过零检测电路、单片机控制电路、LED数码显示电路、可控硅触发电路、电源电路和加热器（用灯泡模拟加热器）所组成。其工作原理如下：

温度检测电路：温度检测电路主要由RT1（NTC负温度系数）热敏电阻、U1A组成的同相放大器和U1B组成的缓冲器所组成。当RT1测量环境温度越高，热敏电阻的电阻值越低，温度输出电压TP-A点的电压值越低。

温度电压比较电路：由电压比较器LM339和外围电阻构成的电压比较电路，电阻R15、R32、R31、R19串联分压为3个比较电路提供基准参考电压，当TP-A点的电压低于某个比较器的参考电压时，此比较器输出低电平。

交流过零检测电路：当交流电过零时，光耦初级输入电压为零，次级截止，Q4集电极输出高电平，该信号通过具备反相功能的施密特触发器对其整形，输出低电平。

单片机控制电路：当单片机检测到过零脉冲后，根据电压比较电路的输入信号确定延时多少ms触发可控硅，并且驱动LED显示器显示出状态值，详细、见单片机控制要求。

可控硅触发电路：由电子开关输出的信号通过Q3放大后驱动光耦U7，U7次级导通后，电流经过R17和U7触发可控硅导通。

电源电路：电源电路主要由D2、C11组成的整流滤波电路和串联稳压电源组成。

3、单片机控制要求

S1键为停止键，按下“S1”键，系统停止工作。

S2键为启动键，按下“S2”键，系统开始工作。

系统处于停止状态时，STOP（停止）指示灯点亮，系统处于启动状态时，RUN（运行）指示灯点亮。

当系统启动时，单片机根据由比较电路输入的参数，分为4种不同的工作模式：快速加热模式、普通加热模式、恒温加热模式和停止加热模式。

快速加热：当温度低于30℃时，系统处于快速加热模式，此时LED显示器显示“0”，单片机检测到过零脉冲后延时1ms触发可控硅。

普通加热模式：当温度在30℃~35℃之间时，系统处于普通加热模式，此时LED显示器显示“02”，单片机检测到过零脉冲后延时4ms触发可控硅。

恒温加热模式：当温度在35℃~40℃之间时，系统处于恒温加热模式，此时LED显示器显示“03”，单片机检测到过零脉冲后延时8ms触发可控硅。

停止加热模式：当温度高于40℃，系统处于停止加热模式，此时LED显示器显示“--”单片机不触发可控硅。

4、调试方法

在调试电路时应首先使电源电路正常工作，即使+5V正常；

（1）     电源电路调试：接通AC12V交流电源，调节RP1使C10两端的电压为5V。

（2）     温度检测放大电路调试：RT1和R21组成串联分压电路，当环境温度改变时RT1两端的电压改变，此信号经过由U1A组成的放大电路放大，在经过由U1B缓冲输出：不同的温度U1B输出不同的电压，当温度为30℃时TP-A点的电压约为1.98V，温度为35℃时TP-A点电压约为1.73V，温度为40℃时TP-A点电压约为1.5V。

（3）     电压比较电路：该电路由3个结构相同的电压比较器组成，不同的是参考电压不同，当比较器的同相端电压大于反相端时比较器输出高电平，反之输出低电平；假如：当TP-A点的电压低于1.98V时，U2A输出低电平。

5、调试完成

      通电后按下“S2”键控制系统启动，使用灯泡或电烙铁对热敏电阻加热，当热敏电阻测量温度低于30℃时，灯泡亮度最高，LED显示器显示“01”，温度每升5℃灯泡亮度降低一个等级，LED显示器显示数字加1，当温度高于40℃时灯泡熄灭，LED显示器显示“—”。