電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)及控制方法，該控制系統(tǒng)包括電源電路、微控制器、存儲器和輸入輸出終端，還包括與微控制器分別對應電連接的熱電偶測溫模塊和加熱控制電路；加熱控制電路包括對應設置于箱體內(nèi)的加熱體和用于控制加熱體電流通斷的繼電器，繼電器與微控制器對應電連接；熱電偶測溫模塊包括設置于箱體內(nèi)并與加熱體對應連接的熱電偶，以及與熱電偶對應連接的測溫芯片，測溫芯片通過SPI總線與微控制器對應電連接。本發(fā)明可智能調控電烤/烘箱內(nèi)加熱溫度，且能實時反應電烤/烘箱內(nèi)真實溫度、測溫范圍大，并可自動控制電路的通斷，更加安全可靠。
【專利說明】
電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)及控制方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及電器加熱控制技術領域，具體涉及一種電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術】
[0002]烤/烘箱是一種密封的用來烤食物或烘干產(chǎn)品的電器，現(xiàn)在常用的電烤/烘箱多是采用電熱元件發(fā)熱使電烤/烘箱箱體溫度升高，從而達到加熱食品或烘干產(chǎn)品的目的。目前餐飲業(yè)常用的電烤/烘箱往往智能化程度并不高、控溫效果不好，且能耗高；因此，如何提供一種能夠智能控溫，且提高烘烤質量和速度的電烤/烘箱，是目前本領域技術人員亟待解決的技術問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種能夠智能控溫、提高烘焙質量、節(jié)能、使用方便且更加安全可靠的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)及控制方法。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案:
設計一種電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，包括電源電路、微控制器、存儲器和輸入輸出終端，還包括與所述微控制器分別對應電連接的熱電偶測溫模塊和加熱控制電路；
所述加熱控制電路包括對應設置于箱體內(nèi)的加熱體和用于控制所述加熱體電流通斷的繼電器，所述繼電器與所述微控制器對應電連接；
所述熱電偶測溫模塊包括設置于箱體內(nèi)并與所述加熱體對應連接的熱電偶，以及與所述熱電偶對應連接的測溫芯片，所述測溫芯片通過SPI總線與所述微控制器對應電連接。
[0005]在上述技術方案中，微控制器用于控制整個系統(tǒng)運行，實現(xiàn)所有控制功能；電源電路可采用市場上現(xiàn)有的AC/DC變換模塊，體積小，功率滿足要求，直接安裝在電路板上，同時設計硬件電路板時特別注意了電氣隔離問題。存儲器用于存儲系統(tǒng)參數(shù)和相關數(shù)據(jù)。輸入輸出終端(如觸摸屏)用于實現(xiàn)人機交互。加熱控制電路，可使用固態(tài)繼電器(SSR)實現(xiàn)對加熱體的控制，其內(nèi)部帶有光電隔離模塊，控制電路簡單，直流輸入交流輸出類型，輸入端用微小的控制信號，達到直接驅動大電流負載的效果，并且不存在機械觸點壽命的限制。
[0006]優(yōu)選的，還包括與所述微控制器對應電連接的計時器、蜂鳴器，以及蜂鳴器驅動電路，當電烤/烘箱溫度達到設定值、達到設定時間或控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，用于發(fā)出聲音報警提醒。
[0007]優(yōu)選的，還包括與所述微控制器對應電連接的散熱風扇驅動電路，所述散熱風扇驅動電路采用繼電器控制電烤/烘箱的散熱風扇運行。通過小的直流電壓控制大的AC220V交流電源，能夠更好地控制散熱風扇運行。散熱風扇控制電路可以有效的實現(xiàn)對電烤/烘箱內(nèi)的降溫，對電烤/烘箱內(nèi)溫度調節(jié)起到很好的作用。
[0008]優(yōu)選的，所述微控制器含STM32103系列36腳單片機，能夠運行系統(tǒng)控溫所需程序，實現(xiàn)所有控制功能，且其具有豐富的外設和存儲資源，運行速度高達72MHz。所述輸入輸出終端為Mini DGUS串口液晶觸摸屏，用于實現(xiàn)人機交互，其顯示功能強大，采用串口通信，以數(shù)據(jù)幀格式進行通信。Mini DGUS屏采用直接變量驅動顯示方式，所有的顯示和操作都是基于預先設置好的變量配置文件來工作，與傳統(tǒng)的LCM通過時序或者指令控制顯示存在顯著不同，顯示界面美觀，提高界面程序開發(fā)效率。
[0009]所述加熱體為納米碳纖維加熱管，熱效率更高，電氣性能穩(wěn)定，點燃瞬間不會產(chǎn)生瞬時功率沖擊，無脈沖電流沖擊，無升華燒細現(xiàn)象，耐頻繁冷熱啟動，理論使用壽命長達6000?15000小時，加熱管無乳濁現(xiàn)象，發(fā)熱過程無電磁場產(chǎn)生，無紫外線和高頻射線輻射，不會刺激眼睛和灼傷皮膚，安全環(huán)保。所述繼電器為固態(tài)繼電器，達到直接驅動大電流負載的效果，并且不存在機械觸點壽命的限制。
[0010]優(yōu)選的，所述熱電偶為K型熱電偶，其具有線性度好、熱電動勢較大、靈敏度高、穩(wěn)定性和均勻性較好、抗氧化性能強等優(yōu)點。所述測溫芯片為K型熱電偶專用測溫芯片MAX6675，其內(nèi)部帶有冷端溫度補償，測溫范圍O?1023°C，使得溫度測量更加準確、快速。[0011 ]優(yōu)選的，所述微控制器采用PID算法控制所述加熱體工作。
[0012]本發(fā)明還提供了一種使用上述電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)實現(xiàn)電烤/烘箱加熱控制的方法，包括下列步驟:
(1)啟動電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，經(jīng)由對應的輸入輸出終端設定所需加熱的溫度值；
(2)微控制器進行溫度采樣并檢測PID控制標志是否有效；
(3)如步驟(2)檢測有效，則調用對應的熱電偶測溫程序，獲取電烤/烘箱實際溫度值；
(4)計算設定溫度與實際溫度的差值;如該溫度差值大于系統(tǒng)預設值，則啟用全速加熱方式，使所述加熱體工作;如該溫度差值小于系統(tǒng)預設值，則啟用PID控制方式控制所述加熱體進行加熱；
(5)當步驟(4)中加熱體加熱至設定溫度時，結束加熱控制，切斷電源停止加熱或/和發(fā)出警報信號；
(6)在步驟(4)中開始進行加熱的同時，所述微控制器啟動加熱時間倒計時功能以及無操作空閑計時功能，當一輪加熱倒計時過程結束后，發(fā)出警報信號；當電烤/烘箱在一定時間內(nèi)無操作時，則微控制器控制加熱控制電路關閉加熱輸出。
[0013]優(yōu)選的，步驟(3)中的熱電偶測溫程序的工作過程包括下列步驟:
①初始化SPI模塊；
②調用測溫芯片驅動程序，測溫芯片獲得熱電偶的輸出電壓，讀取該輸出電壓作為溫度轉換相關值；
③根據(jù)步驟②所得的溫度轉換相關值，執(zhí)行滑動平均濾波，通過查表法計算實際溫度值，并對所得的實際溫度值進行線性化校正。
[0014]優(yōu)選的，步驟③所述查表法計算實際溫度值所用的數(shù)據(jù)轉換表，是根據(jù)測溫芯片工作原理和K型熱電偶分度表數(shù)據(jù)生成的溫度校正數(shù)據(jù)轉換表，所述溫度校正數(shù)據(jù)轉換表存儲于所述存儲器中并被所述微控制器調用。
[0015]優(yōu)選的，在步驟(4)中，所述PID控制方式控制所述加熱體進行加熱的過程包括下列步驟:
a.執(zhí)行增量型PID計算:計算誤差微分值，計算誤差微分差值，計算比例項乘積，計算積分項乘積，計算微分項乘積，計算PID增量輸出； b.對步驟a所得的增量輸出進行限制，設置加熱周期占空比值，使PID增量輸出值作用于控制加熱器的脈沖寬度調制信號的占空比，將脈沖寬度調制信號的占空比細分等級為200 級；
c.根據(jù)步驟b所得的PID增量控制加熱周期占空比，每一秒鐘調用一次熱電偶測溫程序、執(zhí)行一次滑動平均濾波算法、獲得一次電烤/烘箱內(nèi)實際溫度值;每5毫秒控制一次固態(tài)繼電器輸出，進而控制加熱體加熱。
[0016]本發(fā)明的有益技術效果在于:
1.本發(fā)明電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)可智能調控電烤/烘箱內(nèi)加熱溫度，且能實時反應電烤/烘箱內(nèi)真實溫度、測溫范圍大，并可自動控制電路的通斷，更加安全可靠;系統(tǒng)電路采用集成的熱電偶測溫芯片，采用液晶觸摸屏實現(xiàn)人機交互，結構模塊化、集成化程度高，元器件少、接線方式簡單明了，方便安裝調試生產(chǎn)。
[0017]2.儀器功能上充分考慮了用戶使用的簡便性，內(nèi)置多種烤制模式參數(shù)，方便用戶一鍵選擇，且用戶可以根據(jù)使用經(jīng)驗自由設定模式參數(shù)，掉電永久存儲。人機交互界面美觀友好，操作方便。
[0018]3.加熱控制方式采用基于設定溫差值分段控制的全速加熱方式與增量型PID控制算法，兼顧了加熱速度和溫度控制精度，且熱效率高、能耗節(jié)省。熱電偶溫度校正采用基于查表法的溫度線性化處理方法，兼顧了溫度測量精度和計算速度，降低了對相關硬件的規(guī)格的要求。
[0019]4.加熱控制的方法采用模塊化設計、分層設計、狀態(tài)機編程的方式來實現(xiàn)，對于底層芯片的驅動程序，均采用MCU片內(nèi)硬件外設實現(xiàn)(如驅動測溫芯片、存儲器芯片、液晶顯示屏)，具有高效、快捷、可靠的優(yōu)點。采用狀態(tài)機編程思想對于優(yōu)化程序執(zhí)行流程起到了很好的作用。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)的控制原理圖；
圖2為圖1中微控制器的連接電路圖；
圖3為圖1中固態(tài)繼電器與微控制器之間的連接電路圖；
圖4為圖1中熱電偶測溫模塊的電路圖；
圖5為圖1中蜂鳴器驅動電路的電路圖；
圖6為圖1中散熱風扇控制電路的電路圖；
圖7為圖1中觸摸屏的連接電路圖；
圖8為本發(fā)明電源部分的電路圖；
圖9為本發(fā)明電烤/烘箱加熱控制方法的程序流程圖；
圖10為熱電偶測溫程序的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例來說明本發(fā)明的【具體實施方式】，但以下實施例只是用來詳細說明本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0022]實施例1:一種電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，參見圖1，包括電源電路、微控制器、存儲器和輸入輸出終端，以及與微控制器分別對應電連接的熱電偶測溫模塊和加熱控制電路；加熱控制電路包括對應設置于箱體內(nèi)的加熱體和用于控制加熱體電流通斷的繼電器，繼電器與微控制器對應電連接;熱電偶測溫模塊包括設置于箱體內(nèi)并與加熱體對應連接的熱電偶，以及與熱電偶對應連接的測溫芯片，測溫芯片通過SPI總線與微控制器對應電連接。微控制器采用PID算法控制加熱體工作。其中，該微控制器含STM32103系列36腳單片機;輸入輸出終端為M i n i D G U S串口液晶觸摸屏；加熱體為納米碳纖維加熱管；繼電器為固態(tài)繼電器;熱電偶為K型熱電偶;測溫芯片為K型熱電偶專用測溫芯片MAX6675。
[0023]該電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)還包括與微控制器對應電連接的計時器、蜂鳴器，以及蜂鳴器驅動電路，以及與微控制器對應電連接的散熱風扇驅動電路，散熱風扇驅動電路采用繼電器控制電烤/烘箱的散熱風扇運行。
[0024]其中，K型熱電偶專用測溫芯片、固態(tài)繼電器、觸摸屏和存儲模塊分別通過微控制器來控制其工作狀態(tài)，熱電偶測溫模塊用于轉換傳輸熱電偶檢測的溫度。
[0025]所采用的微控制器包括STM32103系列36腳單片機，如圖2所示，該單片機的晶振輸入引腳2和晶振輸出引腳3之間連接有晶振Y，晶振Y兩端與地之間分別連接有電容Cl和電容C2，晶振Y和電容Cl、C2構成振蕩電路，為單片機提供時鐘信號。該單片機的Β00Τ0引腳35通過電阻Rl接地。單片機的異步復位引腳4通過電阻R2接3V3電源，同時，異步復位引腳4還通過電容C3接地;該單片機的調試接口引腳25通過電阻Rl I接3V3電源，該單片機的調試接口弓丨腳28通過電阻R12接地;單片機的電源引腳I和電源引腳19分別與電源引腳27電連接，電源引腳27接3V3電源，單片機的接地引腳18和接地引腳36分別與接地引腳26電連接，接地引腳26接地;單片機的模擬部分電源引腳6接3V3電源，該單片機的模擬部分接地引腳5接地。其中，3V3電源與地之間并聯(lián)連接有電容C14、電容C15、電容C16和電容C17，起濾波作用。
[0026]加熱控制電路包括固態(tài)繼電器和加熱管，其固態(tài)繼電器與微處理器之間的電路連接如圖3所示，固態(tài)繼電器正極通過電阻R3接5V電壓，固態(tài)繼電器負極與三極管T的集電極相連接，三極管T的基極通過電阻R4與單片機的引腳20相連接，電容Cl I并聯(lián)于電阻R4兩端，電阻R5并聯(lián)于三極管T的基極和發(fā)射集兩端，三極管T發(fā)射集接地。加熱管的通斷通過固態(tài)繼電器控制，固態(tài)繼電器內(nèi)部帶有光電隔離模塊，控制電路簡單，直流輸入交流輸出類型，無機械觸點壽命限制。
[0027]熱電偶測溫模塊的K型熱電偶專用測溫芯片Ul的型號為MAX6675，熱電偶測溫模塊的電路連接如圖4所示，測溫芯片Ul的電源引腳4接3V3電源，同時通過電容C9接地。測溫芯片Ul的熱電偶正極引腳3通過電感L2與K型熱電偶正極相連接，測溫芯片Ul的熱電偶負極引腳2通過電感L3與K型熱電偶負極相連接，同時，測溫芯片Ul的熱電偶正極引腳3通過雙穩(wěn)二極管D3接地，測溫芯片Ul的熱電偶的負極引腳2通過雙穩(wěn)二極管D4接地;測溫芯片Ul的熱電偶正極引腳3和負極引腳2之間還連接有電容C10;測溫芯片Ul的熱電偶的負極引腳2通過電阻R14接地;測溫芯片Ul的接地引腳I接地;測溫芯片Ul的串行時鐘輸入引腳5與單片機的引腳12對應電連接，測溫芯片Ul的片選端引腳6與單片機的引腳11對應電連接，測溫芯片Ul的串行數(shù)據(jù)輸出引腳7與單片機的引腳14對應電連接。
[0028]蜂鳴器驅動電路通過單片機的控制，用于發(fā)出聲音報警提醒，如圖5所示，蜂鳴器正極通過電阻R6接5V電壓，蜂鳴器負極與MOS管Q2的漏極相連接，MOS管Q2的柵極通過電阻R7與單片機的引腳24電連接，MOS管Q2的源極接地，電阻R8并聯(lián)于MOS管Q2的柵極與源極之間。散熱風扇控制電路通過繼電器K控制電烤/烘箱的散熱風扇運行。風扇驅動電路與單片機的引腳23電連接，用于控制散熱風扇的運行；如圖6所示，繼電器K的線圈兩引腳并聯(lián)于穩(wěn)壓二極管D5兩端，穩(wěn)壓二極管D5負極接正5V電壓，穩(wěn)壓二極管D5負極與MOC管Ql的漏極電連接，MOC管QI的柵極通過電阻R9與單片機的引腳2 3對應電連接，MOC管QI的源極接地，電阻RlO并聯(lián)于MOC管Ql的柵極和源極之間，繼電器K的觸點開關與散熱風扇串聯(lián)連接。
[0029]觸摸屏為MiniDGUS液晶觸摸屏J，如圖7所示，液晶觸摸屏J的接收引腳5與單片機的引腳9相連接，液晶觸摸屏J的輸出引腳6與單片機的引腳10相連接，從而通過微控制器控制液晶顯示屏J。液晶顯示屏J接地引腳8、接地引腳9和接地引腳10接地，液晶顯示屏J的電源引腳I和電源引腳3分別與電源引腳2相連接，液晶顯示屏J的電源引腳I與5V電壓相連接，同時液晶顯示屏J的電源引腳2通過電解電容C12接地，電容C12起濾波作用。Mini D⑶S液晶觸摸屏顯示功能強大，采用串口通信，以數(shù)據(jù)幀格式進行通信，Mini D⑶S屏采用直接變量驅動顯示方式，所有的顯示和操作都是基于預先設置好的變量配置文件來工作，與傳統(tǒng)的LCM通過時序或者指令控制顯示存在顯著不同，顯示界面美觀，提高界面程序開發(fā)效率。
[0030]電源電路部分如圖8所示，整流器Dl兩輸入引角腳分別連接市電的火線零線，電解電容C4、電容C5和電容C6分別依次并聯(lián)于整流器Dl兩輸出引腳兩端，整流器Dl的正輸引腳3通過電感LI與穩(wěn)壓器U2輸入引腳I相連接，穩(wěn)壓器U2接地引腳2接地，電解電容C7和電容C8分別依次并聯(lián)于穩(wěn)壓器U2的輸出引腳3與接地引腳2之間，電阻R13與發(fā)光二級管D2串聯(lián)連接后，并聯(lián)于電容C8兩端;其中，電容C5-C8和電感LI均起濾波作用，發(fā)光二極管D2作為指示燈。
[0031]實施例2:—種使用實施例1中電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)實現(xiàn)電烤/烘箱加熱控制的方法，參見圖9、圖10，包括下列步驟:
(1)啟動電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，經(jīng)由對應的輸入輸出終端設定所需加熱的溫度值；
(2)微控制器進行溫度采樣并檢測PID控制標志是否有效；
(3)如步驟(2)檢測有效，則調用對應的熱電偶測溫程序，獲取電烤/烘箱實際溫度值； 其中，熱電偶測溫程序的工作過程包括下列步驟:
①初始化SPI模塊;微控制器與熱電偶測溫芯片之間采用3線SPI方式通信，只讀取溫度轉換信息，不發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0032]②調用測溫芯片驅動程序，測溫芯片獲得熱電偶的輸出電壓，讀取該輸出電壓作為溫度轉換相關值；因為熱電偶輸出電壓與溫度關系的非線性，所以需要對測溫數(shù)據(jù)進行線性化校正。
[0033]③根據(jù)步驟②所得的溫度轉換相關值，執(zhí)行滑動平均濾波，通過查表法計算實際溫度值，并對所得的實際溫度值進行線性化校正。
[0034]步驟③中查表法計算實際溫度值所用的數(shù)據(jù)轉換表，是根據(jù)測溫芯片工作原理和K型熱電偶分度表數(shù)據(jù)生成的溫度校正數(shù)據(jù)轉換表(精確到ΓΟ，溫度校正數(shù)據(jù)轉換表存儲于存儲器中并被微控制器調用，其可以測量的溫度在O?1020°C范圍內(nèi)，理論上精確到0.1°C，因為存儲器存儲空間充足，所以不用擔心數(shù)據(jù)表占用存儲空間問題。
[0035](4)計算設定溫度與實際溫度的差值;如該溫度差值大于系統(tǒng)預設值，則啟用全速加熱方式，使電烤/烘箱加熱管工作;如該溫度差值小于系統(tǒng)預設值，則啟用PID控制方式控制電烤/烘箱加熱管進行加熱；
(5 )當步驟(4)中電烤/烘箱加熱至設定溫度時，結束加熱控制，切斷電源停止加熱或/和調用蜂鳴器程序發(fā)出警報信號；
(6)在步驟(4)中開始進行加熱的同時，微控制器啟動加熱時間倒計時功能以及無操作空閑計時功能，當一輪加熱倒計時過程結束后，發(fā)出警報信號；當電烤/烘箱在一定時間(如15分鐘)內(nèi)無操作時，則微控制器控制加熱控制電路關閉加熱輸出。
[0036]步驟(4)中PID控制方式控制電烤/烘箱加熱體進行加熱的過程包括下列步驟:
a.執(zhí)行增量型PID計算:計算誤差微分值，計算誤差微分差值，計算比例項乘積，計算積分項乘積，計算微分項乘積，計算PID增量輸出；
b.對步驟a所得的增量輸出進行限制，設置加熱周期占空比值，使PID增量輸出值作用于控制加熱器的脈沖寬度調制信號的占空比，將脈沖寬度調制信號的占空比細分等級為200 級；
c.根據(jù)步驟b所得的PID增量控制加熱周期占空比，每一秒鐘調用一次熱電偶測溫程序、執(zhí)行一次滑動平均濾波算法、獲得一次電烤/烘箱實際溫度值;每5毫秒控制一次固態(tài)繼電器輸出，進而控制電烤/烘箱加熱管加熱。
[0037]溫度控制程序算法采用PID控制算法，P為比例控制，I為積分控制，D為微分控制。但并非溫度控制全程都采用PID控制算法，在程序中預設有啟動PID控制方式的溫差范圍，當實際溫度與設定溫度差值大于溫差設定范圍時，采用全速加熱方式，而不啟用PID控制方式。當實際溫度與設定溫度差值處于溫差設定范圍時則啟用PID控制方式。這樣既加快了溫度控制響應速度，又兼顧了溫度控制精度。
[0038]PID計算輸出量用于控制加熱周期占空比，每一秒鐘測量一次溫度值，每5毫秒控制一次固態(tài)繼電器輸出(SSR)，PWM細分等級為200級，這樣設計指標以滿足電烤/烘箱溫度控制的要求。
[0039]在以上實施例中所涉及的儀器設備如無特別說明，均為常規(guī)儀器設備;所涉及的控制程序、算法如無特別說明，均為常規(guī)控制程序、算法。
[0040]上面結合附圖和實施例對本發(fā)明作了詳細的說明，但是，所屬技術領域的技術人員能夠理解，在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下，還可以對上述實施例中的各個具體參數(shù)進行變更，形成多個具體的實施例，均為本發(fā)明的常見變化范圍，在此不再一一詳述。
【主權項】
1.一種電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，包括電源電路、微控制器、存儲器和輸入輸出終端，其特征在于，還包括與所述微控制器分別對應電連接的熱電偶測溫模塊和加熱控制電路； 所述加熱控制電路包括對應設置于箱體內(nèi)的加熱體和用于控制所述加熱體電流通斷的繼電器，所述繼電器與所述微控制器對應電連接； 所述熱電偶測溫模塊包括設置于箱體內(nèi)并與所述加熱體對應連接的熱電偶，以及與所述熱電偶對應連接的測溫芯片，所述測溫芯片通過SPI總線與所述微控制器對應電連接。2.根據(jù)權利要求1所述的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述微控制器對應電連接的計時器、蜂鳴器，以及蜂鳴器驅動電路。3.根據(jù)權利要求1所述的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述微控制器對應電連接的散熱風扇驅動電路，所述散熱風扇驅動電路采用繼電器控制電烤/烘箱的散熱風扇運行。4.根據(jù)權利要求1所述的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述微控制器含STM32103系列36腳單片機;所述輸入輸出終端為Mini DGUS串口液晶觸摸屏;所述加熱體為納米碳纖維加熱管;所述繼電器為固態(tài)繼電器。5.根據(jù)權利要求1所述的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述熱電偶為K型熱電偶;所述測溫芯片為K型熱電偶專用測溫芯片MAX6675。6.根據(jù)權利要求1所述的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述微控制器采用PID算法控制所述加熱體工作。7.—種使用權利要求1所述的電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)實現(xiàn)電烤/烘箱加熱控制的方法，其特征在于，包括下列步驟: (1)啟動電烤/烘箱加熱控制系統(tǒng)，經(jīng)由對應的輸入輸出終端設定所需加熱的溫度值； (2)微控制器進行溫度采樣并檢測PID控制標志是否有效； (3)如步驟(2)檢測有效，則調用對應的熱電偶測溫程序，獲取電烤/烘箱實際溫度值； (4)計算設定溫度與實際溫度的差值;如該溫度差值大于系統(tǒng)預設值，則啟用全速加熱方式，使所述加熱體工作;如該溫度差值小于系統(tǒng)預設值，則啟用PID控制方式控制所述加熱體進行加熱； (5 )當步驟(4 )中加熱體加熱至設定溫度時，結束加熱控制，切斷電源停止加熱或/和發(fā)出警報信號； (6 )在步驟(4 )中開始進行加熱的同時，所述微控制器啟動加熱時間倒計時功能以及無操作空閑計時功能，當一輪加熱倒計時過程結束后，發(fā)出警報信號；當電烤/烘箱在一定時間內(nèi)無操作時，則微控制器控制加熱控制電路關閉加熱輸出。8.根據(jù)權利要求7所述的電烤/烘箱加熱控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中的熱電偶測溫程序的工作過程包括下列步驟: ①初始化SPI模塊； ②調用測溫芯片驅動程序，測溫芯片獲得熱電偶的輸出電壓，讀取該輸出電壓作為溫度轉換相關值； ③根據(jù)步驟②所得的溫度轉換相關值，執(zhí)行滑動平均濾波，通過查表法計算實際溫度值，并對所得的實際溫度值進行線性化校正。9.根據(jù)權利要求8所述的電烤/烘箱加熱控制方法，其特征在于，步驟③所述查表法計算實際溫度值所用的數(shù)據(jù)轉換表，是根據(jù)測溫芯片工作原理和K型熱電偶分度表數(shù)據(jù)生成的溫度校正數(shù)據(jù)轉換表，所述溫度校正數(shù)據(jù)轉換表存儲于所述存儲器中并被所述微控制器調用。10.根據(jù)權利要求8所述的電烤/烘箱加熱控制方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述PID控制方式控制所述加熱體進行加熱的過程包括下列步驟: a.執(zhí)行增量型PID計算:計算誤差微分值，計算誤差微分差值，計算比例項乘積，計算積分項乘積，計算微分項乘積，計算PID增量輸出； b.對步驟a所得的增量輸出進行限制，設置加熱周期占空比值，使PID增量輸出值作用于控制加熱器的脈沖寬度調制信號的占空比，將脈沖寬度調制信號的占空比細分等級為.200 級； c.根據(jù)步驟b所得的PID增量控制加熱周期占空比，每一秒鐘調用一次熱電偶測溫程序、執(zhí)行一次滑動平均濾波算法、獲得一次電烤/烘箱內(nèi)實際溫度值;每5毫秒控制一次固態(tài)繼電器輸出，進而控制加熱體加熱。
【文檔編號】H05B1/02GK106060975SQ201610374032
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】馬驥, 冷曉玲, 尚俊峰, 李新會, 徐娟
【申請人】鄭州治世長云科技有限公司