红外温度监测与控制系统的设计

在药品生产加工过程中，搅拌速率的快慢及搅拌时间的长短都会影响药品的温度变化及分布，进而对药品的质量产生影响。不合理的温度过程及范围会使得药品质量下降。为此，本文设计了一套基于红外温度传感器的温度监测和控制系统，通过实时监测药品加工或装填过程中腔体表面温度，来研究转轴速率等因素对药品温度变化及分布的影响，为控制药品温度和提高药品质量提供研究基础。首先，本文对目前常用的温度检测方法和发展现状进行了综述，分析了不同测温方法的优缺点，结合该课题实际监测对象对传感器参数的要求，进行了传感器的选型，论证了使用红外温度传感器来实现温度监测的可行性，并给出了系统总体框架。系统硬件部分由温度采集模块、控制传输模块、电机模块这三个主要功能模块组成。温度采集模块使用三个传感器实现温度采集，并且在进行数据传输时通过时分复用的方法共用同一SPI总线；控制传输模块由C8051F340单片机及相应的外围电路组成，是系统硬件部分的核心，它实现与温度采集模块、电机模块以及计算机的硬件接口设计，并且通过软件编程，实现了与计算机的USB通信，完成了温度采集模块、电机模块与计算机端主控软件之间的数据传输；电机模块由两相步进电机及驱动器及组成，通过接收传输控制模块传送的脉冲及电平信号，实现对搅拌速率及方向的控制。系统主控软件采用C++编程语言和VC6.0编程软件进行编写，软件基于编译环境中现有的对话框程序框架构建，在功能上主要实现温度信息、电机状态的实时显示、电机控制参数设定方法以及与USB设备的通信。利用该系统对搅拌过程中温度变化、温度分布、平衡温度与搅拌速率的关系分别进行了试验研究，并结合试验中搅拌速率与平衡温度的关系，给出了不同目标温度下搅拌速度的设定方法。最后，给出了全文的结论，对系统需要进一步完善和改进的地方提出了建议。