Цифровая система управления термостатом

Цифровая система управления термостатом
Ответственные исполнители: Быков В. Ю., Буркацкий Д, С., Стерхов Д. Л.
Научный руководитель: к.ф.-м.н. Ильин Г. Н.,
2010 г.
Введение
При разработке радиоастрономических приёмных
устройств предъявляются повышенные требования к
стабильности их коэффициента передачи, поэтому вопросам
температурной стабилизации узлов приёмников уделяется
особое внимание.
В зависимости от внешних условий работы ПУ
термостаты строятся по схеме с использованием
термоэлектрических микроохладителей (ТЭМО) Пельтье или
резистивного нагревателя.
СВЧ приемный блок
Термостатируемая плита
Приемный СВЧ блок
Батарея ТЭМО
Недостатки существующей аналоговой
системы термостатирования
• чрезмерная потребляемая мощность
• сложность настройки параметров схемы термостатирования
• необходимость калибровки датчиков для получения температуры
• принципиальная невозможность контролировать температуру
по нескольким датчикам
Структурная схема СРТ
Источник
питания
ИТУН
К11
ЦАП
К управляющему
компьютеру
RS-485
К21
ТЭМО
Преобразователь
интерфейса
К22
МК
ДТ1
Мультиплексор/Демультиплексор
ДТ2
ДТ3
К12
ДТ4
Технические характеристики разработанной
СРТ
Название параметра
Значение параметра
Разрядность преобразования, бит
±13 (0.03° С)
Абсолютная точность без
калибровки, °С
±0.5
Диапазон температур
термостатирования, °С
-30÷ 110
Точность поддержания
температуры, °С
±0.1
Напряжение питания , В
5-20
Коммутируемый ток нагрузки, А
6
Тип передачи данных
последовательный
Алгоритм регулирования температуры
• пропорциональный
• пропорционально-интегральный
• с использованием ШИМ
U i  K P  Ti  K I 
i
 T
k i  N
k
 KO
, для
k 0
K P  весовой коэффициент пропорциональной составляющей
KI 
весовой коэффициент интегральной составляющей
KO 
свободный член
N
число отсчетов накопления
T 
ошибка регулирования
Настройка параметров алгоритма
Графики выхода на режим
Kp=1, Ki=0.15, N=20
Масштаб на графике:
по горизонтали: 1 мин/дел.
по вертикали:
2°С/дел
Масштаб на графике:
по горизонтали: 1 мин/дел.
по вертикали:
0,5°С/дел
Настройка параметров алгоритма
Графики выхода на режим
Kp=1, Ki=0.002, N=300
Масштаб на графиках:
по горизонтали: 1 мин/дел.
по вертикали:
0,5°С/дел
Настройка параметров алгоритма
Отработка возмущающего воздействия
Масштаб на графиках:
по горизонтали: 1 мин/дел.
по вертикали:
0,5°С/дел
Заключение
Разработано цифровое устройство управления термостатом.
Разработанное устройство имеет ряд преимуществ перед
аналогичными аналоговыми схемами:
• возможность работать с несколькими датчиками температуры
• возможность реализации относительно сложных алгоритмов
регулирования
• упрощенная настройка параметров алгоритмов
Кроме того применение новой элементной базы позволило
снизить требования к источникам питания.