土壤養(yǎng)分分析對磁力攪拌器提出了較高的要求。比如 ,磁棒轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度高 ,且連續(xù)可調(diào);液體溫度穩(wěn)定度高,且連續(xù)可調(diào) ;定時準(zhǔn)確, 且連續(xù)可調(diào)等。

加熱器采用時間比率控制 ,調(diào)節(jié)加熱時間的占空比來達(dá)到溫度穩(wěn)定的目的。硬件框圖如圖 2 所示。



磁力攪拌器單片機通過溫度傳感器、采樣三角瓶表面溫度及環(huán)境溫度, 計算出瓶內(nèi)液體溫度 ,與設(shè)定溫度比較,經(jīng) PID 算法, 計算出控制占空比, 發(fā)出控制信號 , 控制固態(tài)繼電器的開通和關(guān)斷,**終使液體溫度達(dá)到穩(wěn)定。

態(tài)繼電器的開通與市電同步 ,即在電網(wǎng)電壓的零點開通以避免對電網(wǎng)的干擾 ,并提高可靠性。加熱器通電波形如圖 3 所示。



(1)液體本身及加熱器具有很大的熱慣性, 如果追求快速加熱而采用較大的占空比 , 則一旦加熱停止 ,溫度仍繼續(xù)上升 ,由于沒有冷卻措施 ,此時溫度失控 ,只能靠自然冷卻。
 
(2)由于測量的是三角瓶表面溫度而不是液體實際溫度 ,要得到液體溫度需要進行校正。
 
根據(jù)上述特點, 采用變系數(shù)限幅 PID 控制策略, 不同階段采用不同的 PID 系數(shù), 同時,對**大占空比進行限幅,達(dá)到了滿意的控制效果。采樣周期 T 等于 N 個正弦波周期 , 單片機對同步信號計數(shù)即可得到。第 K 個采樣周期內(nèi)固態(tài)繼電器導(dǎo)通的正弦波周期數(shù)為Nk , 它由 PID 算法產(chǎn)生。Nk 的**大值受限(限幅), 并且其限幅值與環(huán)境溫度有關(guān)。此外,經(jīng)反復(fù)試驗得出的溫度校正算法如下:
 
t液 =t環(huán) +a(t瓶 -t環(huán))
 
校正后得出的液體溫度與實際基本吻合 ,誤差 ≤±1 ℃。