一种应用于足浴器的温控器的研制
由于计算机无法像模拟控制那样连续输出控制量，进行连续控制。所以上式需进行离散化处理。离散化的思路为：以T作为采样周期，将连续时间t分为k个采样周期，即t=kT，将t代入式(1)可得到离散PID表达式
采用增量式PID算法的优势在于可减少计算机的计算任务，并且增量式算法只取决于目前时刻，上一时刻，上上时刻的值，对起始参数不敏感。
3个系数的取值取决于实际经验，为达到较好的控制效果，因此在各温度区域由实验测取了最佳PID控制参数值。系统PID算法流程如图4所示。
由图4可知，若输出值为x，则2 s内的需加热时长为x×20 ms，不加热时长为(2 000-x·20)ms。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/193402.htm
(5)PCB设计。本着强电和弱点，模拟信号与数字信号需要分开的原则。在PCB设计时采取以下措施：
1)由于采用开关电源供电，因此需注意将高频高压部分和低压直流部分隔离开。
2)系统对噪声较敏感，由于数字器件，尤其是MCU在开关动作时会引起电流变化，从而导致电压噪声，因此需在走线上用星型走线的拓扑结构，对敏感器件单独供电。
3)数字地需要进行大面积铺地处理，并且每个器件都要单独接一个0．01μF的高频退藕电容，在大规模数字器件上(例如MCU)，需要外加一个47μF的电解电容抑制干扰。模拟部分和数字部分进行隔离，即在合适的地方与数字地单点连接。
3 试验结果
(1)设计要求。
1)从室温开始加热至40 ℃要求控制在30 min以内。
2)开始PID控制以后，水温的波动范围需要在目标温度±0．5℃以内。
(2)实验数据。
根据设计要求，目标温度定为47℃，从46．5℃开始根据PID算法控制，稳定后水温变化范围应在±0．5℃之内。
从室温下开始加热，水温上升平稳，每一分钟约上升0．7 ℃，如表1所示。
到达47℃后，水温被控制在46．5～47．5℃之间，如表2及图5所示。
4 结束语
此足浴器采用廉价的AT89C2051，并充分运用了其所有资源，两组IO引脚的其中11个引脚被用作LED数码管显示温度。剩下5个引脚分别作为继电器控制引脚、复位按键、DS18B20温度采集接口及两个温度调节按键。并用PID算法解决了热电阻过冲过冷的问题，减少了硬件需求，从而降低了成本。经实验证明，此控温系统运行稳定，且精度较高。
评论