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摘要:射頻是一種高頻電磁波，具有很強(qiáng)的穿透力，其穿透到被加熱物料內(nèi)部，使物料內(nèi)部的極性分子以極高的頻率來回振蕩，摩擦生熱，使物料溫度快速升高，達(dá)到殺死微生物或者破壞微生物的生存環(huán)境的目的。 本文敘述了一種以STM32F103單片機(jī)為核心處理器，采用PID算法對溫度進(jìn)行智能控制的射頻加熱裝置，并敘述了變頻器的選型及驅(qū)動、MCGS組態(tài)開發(fā)及監(jiān)控，完成了總體電路圖的繪制和單片機(jī)程序的編寫。 本裝置是由溫度傳感器檢測并傳回溫度信號，經(jīng)PID算法運(yùn)算，使用PWM方式調(diào)節(jié)全橋逆變電路，從而改變陽極高壓的大小，進(jìn)一步改變射頻電源的輸出功率，最終影響加熱溫度的改變，構(gòu)成一個溫度閉環(huán)反饋系統(tǒng)。燈絲電壓和柵極電壓通過電阻分壓采集到單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)通過控制半橋逆變電路的PWM調(diào)節(jié)燈絲電壓，使其電流保持穩(wěn)定，對柵極電壓和電流保持實時監(jiān)控。 關(guān)鍵詞：射頻殺菌；溫度閉環(huán)；STM32；電子管
目錄 摘要 ABSTRACT 第一章-緒論1 1.1 課題研究背景及意義-1 1.2 糧食射頻殺菌控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀-1 1.3 本論文研究的主要內(nèi)容和主要任務(wù)-2 1.4 本章小結(jié)-2 第二章 射頻殺菌原理及控制方案.3 2.1 射頻的概念及特征-3 2.2 射頻殺菌的原理及其特點(diǎn)-3 2.2.1 射頻殺菌的基本原理-3 2.2.2 射頻加熱的特點(diǎn)-4 2.3 射頻殺菌系統(tǒng)-5 2.3.1 射頻殺菌系統(tǒng)組成-5 2.3.2 射頻控制流程-5 2.4 射頻殺菌系統(tǒng)控制方案比較-5 2.4.1 方案一 通過調(diào)節(jié)柵極電壓來調(diào)節(jié)射頻電源輸出功率-6 2.4.2 方案二 通過調(diào)節(jié)陽極高壓來調(diào)節(jié)射頻電源輸出功率-6 2.4.3 控制方案的選取-7 2.5 本章小結(jié)-7 第三章 射頻殺菌系統(tǒng)硬件電路.9 3.1 射頻控制系統(tǒng)總體設(shè)計-9 3.2 STM32F103最小系統(tǒng)-9 3.2.1 微處理器的選擇-9 3.2.2 STM32最小系統(tǒng)電路-9 3.3 溫度檢測模塊-10 3.3.1 傳感器的選取-10 3.3.2 熱電偶測溫原理-11 3.3.3 溫度檢測電路-11 3.4 MCGS通訊電路-12 3.5 變頻器模塊-12 3.5.1 變頻器選型-12 3.5.2 變頻器的通訊協(xié)議-13 3.5.3 變頻器通訊電路-16 3.6 射頻電源控制接口-16 3.6.1 陽極回路控制方法-16 3.6.2 IGBT驅(qū)動電路-17 3.7 電壓電流檢測模塊-18 3.7.1 霍爾電流傳感器原理及特點(diǎn)-19 3.7.2 電壓電流檢測電路-19 3.8 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動接口-19 3.8.1 SRAC2驅(qū)動器概述-20 3.8.2 SRAC2電路連接-20 3.9 硬件抗干擾設(shè)計-21 3.10 本章小結(jié)-21 第四章 射頻殺菌系統(tǒng)軟件設(shè)計.23 4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計主程序-23 4.2 射頻電源控制程序-23 4.2.1 溫度信號采集程序-23 4.2.2 PID運(yùn)算程序-24 4.2.3 PWM輸出程序-25 4.2.4 電流電壓檢測程序-26 4.3 運(yùn)動元件控制程序-26 4.3.1 上極板控制程序-27 4.3.2 傳送帶控制程序-27 4.4 人機(jī)接口-27 4.5 本章小結(jié)-28 第五章 MCGS組態(tài)軟件應(yīng)用開發(fā).29 5.1 組態(tài)軟件的選擇-29 5.2 MCGS組態(tài)的設(shè)計-29 5.3 報警顯示和報警數(shù)據(jù)-30 5.4 歷史數(shù)據(jù)報表-31 5.5 設(shè)備通信-31 5.6 本章小結(jié)-32 第六章 總結(jié)及展望.33 6.1 論文總結(jié)-33 6.2 不足之處及展望-33 參考文獻(xiàn)35 致謝37 附錄A38 |
