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摘要:射频是一种高频电磁波，具有很强的穿透力，其穿透到被加热物料内部，使物料内部的极性分子以极高的频率来回振荡，摩擦生热，使物料温度快速升高，达到杀死微生物或者破坏微生物的生存环境的目的。
本文叙述了一种以STM32F103单片机为核心处理器，采用PID算法对温度进行智能控制的射频加热装置，并叙述了变频器的选型及驱动、MCGS组态开发及监控，完成了总体电路图的绘制和单片机程序的编写。
本装置是由温度传感器检测并传回温度信号，经PID算法运算，使用PWM方式调节全桥逆变电路，从而改变阳极高压的大小，进一步改变射频电源的输出功率，最终影响加热温度的改变，构成一个温度闭环反馈系统。灯丝电压和栅极电压通过电阻分压采集到单片机内，单片机通过控制半桥逆变电路的PWM调节灯丝电压，使其电流保持稳定，对栅极电压和电流保持实时监控。
关键词：射频杀菌；温度闭环；STM32；电子管
目录
摘要
ABSTRACT
第一章-绪论1
1.1 课题研究背景及意义-1
1.2 粮食射频杀菌控制系统的发展和现状-1
1.3 本论文研究的主要内容和主要任务-2
1.4 本章小结-2
第二章 射频杀菌原理及控制方案.3
2.1 射频的概念及特征-3
2.2 射频杀菌的原理及其特点-3
2.2.1 射频杀菌的基本原理-3
2.2.2 射频加热的特点-4
2.3 射频杀菌系统-5
2.3.1 射频杀菌系统组成-5
2.3.2 射频控制流程-5
2.4 射频杀菌系统控制方案比较-5
2.4.1 方案一 通过调节栅极电压来调节射频电源输出功率-6
2.4.2 方案二 通过调节阳极高压来调节射频电源输出功率-6
2.4.3 控制方案的选取-7
2.5 本章小结-7
第三章 射频杀菌系统硬件电路.9
3.1 射频控制系统总体设计-9
3.2 STM32F103最小系统-9
3.2.1 微处理器的选择-9
3.2.2 STM32最小系统电路-9
3.3 温度检测模块-10
3.3.1 传感器的选取-10
3.3.2 热电偶测温原理-11
3.3.3 温度检测电路-11
3.4 MCGS通讯电路-12
3.5 变频器模块-12
3.5.1 变频器选型-12
3.5.2 变频器的通讯协议-13
3.5.3 变频器通讯电路-16
3.6 射频电源控制接口-16
3.6.1 阳极回路控制方法-16
3.6.2 IGBT驱动电路-17
3.7 电压电流检测模块-18
3.7.1 霍尔电流传感器原理及特点-19
3.7.2 电压电流检测电路-19
3.8 步进电机驱动接口-19
3.8.1 SRAC2驱动器概述-20
3.8.2 SRAC2电路连接-20
3.9 硬件抗干扰设计-21
3.10 本章小结-21
第四章 射频杀菌系统软件设计.23
4.1 系统软件设计主程序-23
4.2 射频电源控制程序-23
4.2.1 温度信号采集程序-23
4.2.2 PID运算程序-24
4.2.3 PWM输出程序-25
4.2.4 电流电压检测程序-26
4.3 运动元件控制程序-26
4.3.1 上极板控制程序-27
4.3.2 传送带控制程序-27
4.4 人机接口-27
4.5 本章小结-28
第五章 MCGS组态软件应用开发.29
5.1 组态软件的选择-29
5.2 MCGS组态的设计-29
5.3 报警显示和报警数据-30
5.4 历史数据报表-31
5.5 设备通信-31
5.6 本章小结-32
第六章 总结及展望.33
6.1 论文总结-33
6.2 不足之处及展望-33
参考文献35
致谢37
附录A38