• 网站首页
  • 科技
  • 司法
  • 中超体育
  • 综艺节目
  • 【亚博网页版】气体传感器PID脉宽恒温控制电路设计

    发布时间: 2021-01-17 00:03首页:主页 > 科技 > 阅读()
    本文摘要:第一章在半导体电阻式气体传感器中,气体传感核心对温度非常敏感,在整个工作环境温度波动范围内,温度噪声一般几乎不会掩盖气体浓度输入的有效信号。此外,大多数气体传感器使用化学反应特性来测量气体浓度,化学特性通常与温度有关。为了获得最佳的调用特性,易碎的内核一般必须在特定的温度下工作,因此对于气敏内核来说,获得一个恒定的工作温度环境是非常有意义的。 电路设计理论中恒温控制的构建方式很多,传感器的类似应用非常适合要求低功耗、高精度、高可靠性的共存仿真电路构建方案。

    亚博网页版

    第一章在半导体电阻式气体传感器中,气体传感核心对温度非常敏感,在整个工作环境温度波动范围内,温度噪声一般几乎不会掩盖气体浓度输入的有效信号。此外,大多数气体传感器使用化学反应特性来测量气体浓度,化学特性通常与温度有关。为了获得最佳的调用特性,易碎的内核一般必须在特定的温度下工作,因此对于气敏内核来说,获得一个恒定的工作温度环境是非常有意义的。

    电路设计理论中恒温控制的构建方式很多,传感器的类似应用非常适合要求低功耗、高精度、高可靠性的共存仿真电路构建方案。PID脉宽控制恒温仿真电路具有非常好的温度控制精度,并且其元件非常简单,故障率参数可信,风险非常大,效率高,非常适合航天产品的设计拒绝。2电路框图温度测量电阻和冷却电阻安装在传感器芯上。测温电阻可以动态监测传感器核心的当前温度,系统对控制电路的输出端作为温度误差信号的输出端,构成闭环控制。

    电路框图如图1右图所示。温度测量电路将当前的核心温度值转换成电压值,该电压值是暗淡信号值。它必须由低信噪比预缩放电路缩放到合适的电压输入值,然后由系统缩放,然后传送到PID链路以扩展控制输入,控制输入产生固定宽度的脉冲信号来驱动冷却电路和冷却传感器核心。

    传感器当前温度与原始温度的温差越大,误差电压信号越大,PID控制的输入脉冲开启时间越宽,冷却功率越大,反之亦然,从而构建恒温控制。图1恒温控制电路框图3.1温度和冷却功率传感器内核温度与内核上读取的热能和负热能相关。如果传感器芯的温度保持在环境温度以上,传感器芯读取的热能来自电能。

    亚博官方网站

    焦耳定律可以看出,如果等效电阻R上的冷却电流为I,冷却时间为T,那么I2*R*T的电能转化为热能。传感器芯读取的负热能可以是传感器芯与周围环境的温差引起的热对流和热传导移动的热能。热能和负热能对温度的影响体现为传感器芯的冷却功率和加热功率,共同要求传感器芯温度稳定。

    假设传感器芯的工作环境温度为25,传感器芯的气体浓度要求最佳温度为80,热传导和对流损失的负热能为可测值并保持不变,那么该环境下的芯温只与冷却功率有关。如上所述,如果铁芯适合电流,铁芯可以保持原来的点温度。如果环境温度上下波动,堆芯冷却和加热器的功率会随着温度而变化。

    以后要保持铁芯在原点温度,只需调整铁芯上的电流即可。25时,实际测得的冷却功率与堆芯温度之间的关系如图2右图所示。

    只有当冷却功率为0.45瓦时,核心才能在80的原始温度下稳定工作。3.2温度测量为了更精确地测量易碎芯的温度场,在氢敏感芯上构造了温度测量电阻器和冷却电阻器。

    测温电阻、冷却电阻和氢敏电阻的布局设计通过温度场建模建立最佳耦合。因此,测温电阻能够真实地反映氢敏电阻器的当前工作温度。

    测温电阻材料涂有高纯铂电阻。实际测试的测温电阻的温度特性如图3右图所示 3.3温控回路一般来说,温度系统是一个大惯性、小滞后的系统,往往必须有一个反向调节的微分环节。气体传感器的核心尺寸较小,无论是冷却还是加热,核心对温度的要求都比较慢,采用比例积分控制可以取得很好的效果。

    3.3.1比例环节比例环节具有慢速调节能力。比例系数越大,静态误差越小。太大的话更容易波动。电路增益为-RP1/RP2,比例因子为-4时控制效果更好。

    亚博网页版

    3.3.2分数链路分数链路可以避免系统静态误差。当系统存在稳态误差时,分数环节的输入不会不断减小,这将加强控制,增加稳态误差。分数系数越小,分数越显著,控制精度越高。

    积分电路的增益为-1/ri1 * ci1 * s,其中s为拉运算符。调整后的时间常数RI1CI1为4.7s.采用PWM开关控制模式,可以最大限度的利用冷却功率。在导通时刻,冷却电阻上几乎读取到冷却电压,电流峰值不会很大,因此需要控制冷却电阻合适的电阻值。另外,PWM控制不具备几乎导通的条件,虽然在这个电路的应用中会带来恐惧,但是为了调整仅次于冷却的功率,超越仅次于冷却的控制温度的目的,在PID输入环节使用齐纳二极管来控制PID输入电压的幅值,以保证PWM需要输入一定宽度的死区。

    3.3.3差分电路的差分环境对输出的缓慢变化有较小的响应输入,可以提高温控系统对环境温度波动的缓慢调用能力。差分链路具有后向调整功能,显式电路如图6右图所示。

    3 . 3 . 4脉宽调制产生电路脉宽调制电路由非常简单的分立器件组成。该电路如图7右图所示,主要包括一个比较器,产生降低的阈值旋转波形,然后通过积分电路充放电,产生标准锯齿波。

    当锯齿波与PID环节的输入电压比较时,产生脉冲长度随温度误差调整的波形,输入到驱动和冷却电路。图7 7脉宽调制电路的实验结果4样机进行了稳态动态过程的短时测试和稳态点的长时测试。


    本文关键词:亚博网页版,【,亚博,网页,版,】,气体,传感器,PID,脉宽

    本文来源:亚博网页版-www.yaboyule428.icu

    特别声明:文章内容仅供参考,不造成任何投资建议。投资者据此操作,风险自担。

    网站首页 - 科技 - 司法 - 中超体育 - 综艺节目

    本站不良内容举报联系客服QQ:843348324 官方微信:oWEMZ843348324 服务热线:oWEMZ843348324

    未经本站书面特别授权,请勿转载或建立镜像

    Copyright © 2001-2020 www.yaboyule428.icu. 亚博网页版科技 版权所有 网站地图 xml地图