MAX1978温控电路调试心得

MAX1978温控电路调试心得
1、注意导线传输压降、接头接触压降和电路板走线压降:在刚开始调节电路时,TEC加热或制冷状态下,液晶显示器亮度变暗很多,且设定值和测量值都不准确。5V供电,电源供电功率可达25W,而输出电流只有2A左右,功率只用了10W,测量电源电压发现下降了近1V,按理说电压不应下降这么多,故测量电源源端电压,5V没变,到电路板输入端导线端只有4.78V,因此是导线引起的压降0.22V,,同时测量电路板接线端子内侧(滤波电容端)电压只有4.64V,端子的接触不良又引起了0.14V的压降,再通过电路板导线,结果到液晶电源端的电压只有4.4V左右,导致液晶亮度降低,同时用于作为基准的参考电压也变化,导致整个系统输出参数都不正确。因此,在设计调试电流较大的电路板时,一定要注意电路传输过程中引起的压降,否则可能导致系统无法运行工作。
2、注意模拟地、数字地、功率地的布线:系统设计和调试中有两种电路板,早期版本是2层板,AGND线铺的比较细,最大50mil,远端只有20mil,TEC加热时电流大,导致AGND和DGND的电平差达0.12V之多,导致测量的温度与实际的温度有2-3度的误差,根本无法控制,设计失败。最近的一块是4层布线,且模拟地在其功耗区铺了小块铜,在与电源源端的数字地用0欧姆电阻连接,模拟地线足够宽,在TEC加热或制冷过程中,测量DGND和AGND间电位差大约0-20mV,最远功率端电位差最大20mV,近端基本相等,引起十几mV的电压差会引起测量温度0.6度左右的误差,因此设置完温度后,所显示的设定温度会比稳定时的温度高0.5度左右,可能由于功率地与数字地共地引起所致。
一般的,功率地线要单独走线,最后在电源入口处用0欧姆与电源地相连,保证独立回路不会影响到其他的数字地和模拟地。
对于低速信号采集系统,可以设置一层单独的地平面,该地平面电阻大概4毫欧左右,可将模拟地与数字地接到该地平面上,相互的干扰会比较小。
电路板布局方面,按模块与电源入口距离的远近顺序可归纳为,模拟采集模块、数字模块、功率模块、电源转换模块、电源入口端。避免模拟信号被大功率信号和数字信号干扰,功率模块的地要单独作回路。避免拉低数字地。
3、PID参数整定:刚开始使用的是MAX1978芯片默认的PID参数,发现怎么控都不可能达到稳定,而且震荡幅度大,频率高,后面看资料用了别人的PI控制参数,发现也是震荡且不稳定,有点郁闷了,只能自己一步步看懂PID整定过程。归纳如下:

参数整定找最佳,从小到大顺序查;
先是比例后积分,最后再把微分加;
曲线振荡很频繁,比例度盘要放大;
曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳;
曲线偏离回复慢,积分时间往下降;
曲线波动周期长,积分时间再加长;
曲线振荡频率快,先把微分降下来;
动差大来波动慢。微分时间应加长;
理想曲线两个波,前高后低4比1;
一看二调多分析,调节质量不会低。
P是解决幅值震荡,P大了会出现幅值震荡的幅度大,但震荡频率小,系统达到稳定时间长;I是解决动作响应的速度快慢的,I大了响应速度慢,反之则快;D是消除静态误差的,一般D设置都比较小,而且对系统影响比较小。
PID参数怎样调整最佳
(1)整定比例控制
将比例控制作用由小变到大,观察各次响应,直至得到反应快、超调小的响应曲线。
(2)整定积分环节
若在比例控制下稳态误差不能满足要求,需加入积分控制。先将步骤(1)中选择的比例系数减小为原来的50~80%,再将积分时间置一个较大值,观测响应曲线。然后减小积分时间,加大积分作用,并相应调整比例系数,反复试凑至得到较满意的响应,确定P和I参数。
(3)整定微分环节
若经过步骤(2),PI控制只能消除稳态误差,而动态过程不能令人满意,则应加入微分控制,构成PID控制。先置微分时间TD=0,逐渐加大TD,同时相应地改变比例系数和积分时间,反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数。

首先加入P参数,慢慢调大,发现在P=5的时候控制过程就可以满足自身要求了,不需要设计I和D参数,因此最终就采用P控制。当然,实际很多系统仅用P控制是达不到稳态误差的要求的,需要继续试凑才行。总之,这次调试使自己懂得了PID参数整定一定要按P、I、D的顺序来,要自己亲自试凑,虽然有点繁琐,但是效果好,盲目的采用别人的参数有肯能是浪费时间浪费精力。

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