本文分析隧道式微波裝置在實際應用中存在的問題,提出採用PID調節器、編碼電路、ROM、D/A模組對隧道式微波裝置傳送帶的電氣部分進行改造。 改造後的微波裝置基本上能夠實現微波滅菌和乾燥的智慧控制。
1.問題的提出隧道式微波裝置廣泛應用於農產品、食品滅菌和乾燥。 對於不同物品的滅菌和乾燥的目標在微波功率不變的情況下， 僅是通過改變傳送帶的速度來尋求最佳的滅菌和乾燥效果。 由於隧道式微波裝置傳送帶採用滑差電機作為動力。 滑差電機控制器採用分立元件類比電路,通過改變勵磁電流來實現調速。
這種控制方式由於元器件受環境因素變化大。 從理論上而言， 就無法消除靜差。 所以想用整定速度電位器的位置來設定不同物品的滅菌和乾燥的工藝速度， 準確度低， 誤差較大。 即使生產實踐已總結出不同物品對應的工藝速度。 在現場要一次性整定滑差電動機的速度也存在較大的困難， 同時滑差電動機速度整定裝置又裝在微波功率源附近， 操作人員整定速度在要在微波功率源周圍工作， 長此以往對身體肯定不利。 針對這些問題， 筆者對隧道式微波裝置進行改造。
2.隧道式微波裝置改造措施2．1 滑差電機控制器電路改造
因為要實現隧道式微波裝置的智慧控制， 首先要實現滑差電機速度整定的智慧化。
圖1 電氣系統原理框圖
下面結合圖1對改造後的滑差電機控制電路予以說明：
2．1．1採用用PID調節器實現高品質的控制性能
為提高改造後滑差電機靜態指標和動態指標， 整個系統採用了PID調節， 這樣一方面能保證整個系統動態調節時間和超調量較理想。 另一方面可保證整個系統的靜態誤差為0， 保證速度整定的品質。 具體電路圖如圖2。
在這個電路中U3A起給定信號和回饋信號的綜合作用,其輸出偏差信號△U分別送入比例器(U3B).積分器(U3C)和微分器(U3D)最後通過反向加法器(U4A)輸出運算後PID信號至移相單元，
圖2 PID調節器電路
2．1．2採用變阻值同步移相單元電路
因為滑差電動機勵磁採用可控矽作為功率驅動元件。 因為觸發信號和主電源有同步的要求， 筆者將PID調節器輸出信號去驅動變阻值三極管回路，
圖3 同步移相電路和滑差電機勵磁電控電路
在上述電路中,同步變壓器T1， 通過半波整流形成觸發電源,保證觸發電路跟主回路KP2觸發相位一致,來自PID輸出信號送入三極管T的基極回路,改變其集電結等效電阻通過電容C充電作用改變觸發電路的移相角度.單結晶管在第一次達到閥值時間就形成脈衝，
2．2採用ROM和D/A電路實現傳送帶系統的精確給定
經過長期的實踐總結， 尋找出不同物品的最佳滅菌和乾燥所對應的傳動帶的傳送速度V， 這個速度的數值通過分析， 可以採用ROM和D/A電路來表示。 不同物品只要改變ROM的位址碼就可以改變其速度對應的給定輸出。 因此， 只要選擇某一物品通過一解碼電路就有其合適的速度給定。 整個速度給定智慧控制的原理框圖如圖4所示。
圖4 速度給定智慧控制原理框圖
具體做法是：我們將長期生產實踐得出不同物品的對應速度V及對應的D/A輸出和記憶體位址輸出用列表方法表示。如表1所示：
表1 不同物品對應參數表
將對應某物品V通過計算得出U，再計算其二進位8位元數表示值，賦予它一個位址碼。通過ROM燒寫器寫入記憶體。使用時若要選擇某一物品，通過編碼電路就選中合適位址，D/A就可以輸出一合適類比信號，通過放大電路，可直接送入滑差電機勵磁給定電路，實現隧道式微波裝置傳送帶的智慧控制。（筆者採用的具體電路圖見圖5）
圖5 智慧給定電氣原理圖
2.3、改造後的隧道微波裝置的電控原理
見圖2、圖3、圖5，改造後的隧道裝置其傳送帶具有手動給定和智慧給定功能，當圖5中的Q1，撥至智慧給定，S0—S7開關就表示不同物品加工速度的選擇，假設S1合表示選中大袋牛奶加工傳送速度，編碼器74LS148，輸入I1為低電平，輸出A2、A1、A0=110，經三個反及閘反相，送入ROM的A2、A1、AO=001，在ROM位址碼001存的8位元資料就送至D0—D1端送給D/A轉換，形成對應類比信號，經放大，送入給定環節（圖2）。
經PID調節電路，輸出U出電壓，送入同步，移相單元電路（圖3），改變可控矽觸發角，改變滑差電機勵磁電流，改變滑差電機轉速，經很短時間調節，測速回饋電壓值平衡給定輸入電壓值，使PID輸入為0，保證滑差電機速度的穩定。改造後的滑差電機回饋環節電位器一經整定一般不要再變動，以免引起控制失誤。
如果改變加工物品種類，只要選擇S0—S7之間的開關即可。在圖5電路可實現八選一智慧速度給定控制。改變編碼電路的數量和型號，還可很方便實現十六選一，三十二選一智慧速度給定控制。若編碼器輸入口跟PC機（或觸控式螢幕）介面電路相接，還可直接從PC介面（或觸控式螢幕）接受傳送速度給定信號，實現隧道微波裝置傳送帶更高層智慧控制。
3、結論通過上述改造，隧道式微波裝置可方便通過選擇物品（本例採用開關方式）實現指定物品最佳的滅菌和乾燥。
整個改造創新點：（1）重新設計滑差電機電控電路，引入PID調節器消除靜差，保證動態性能。（2）採用編碼電路、記憶體和D/A電路實現根據物品選擇傳送帶速度給定，使隧道式微波裝置智慧控制成為可能。改造後的隧道式微波裝置無需人工微調傳送帶速度，保證操作人員工作環境良好，提高整個裝置自動化水準，真正實現智慧控制。
（摘編自《電氣技術》，原文標題為“隧道式微波裝置的智慧控制”，作者為王琳基、韓群勇、程瑋。）
具體做法是：我們將長期生產實踐得出不同物品的對應速度V及對應的D/A輸出和記憶體位址輸出用列表方法表示。如表1所示：
表1 不同物品對應參數表
將對應某物品V通過計算得出U，再計算其二進位8位元數表示值，賦予它一個位址碼。通過ROM燒寫器寫入記憶體。使用時若要選擇某一物品，通過編碼電路就選中合適位址，D/A就可以輸出一合適類比信號，通過放大電路，可直接送入滑差電機勵磁給定電路，實現隧道式微波裝置傳送帶的智慧控制。（筆者採用的具體電路圖見圖5）
圖5 智慧給定電氣原理圖
2.3、改造後的隧道微波裝置的電控原理
見圖2、圖3、圖5，改造後的隧道裝置其傳送帶具有手動給定和智慧給定功能，當圖5中的Q1，撥至智慧給定，S0—S7開關就表示不同物品加工速度的選擇，假設S1合表示選中大袋牛奶加工傳送速度，編碼器74LS148，輸入I1為低電平，輸出A2、A1、A0=110，經三個反及閘反相，送入ROM的A2、A1、AO=001，在ROM位址碼001存的8位元資料就送至D0—D1端送給D/A轉換，形成對應類比信號，經放大，送入給定環節（圖2）。
經PID調節電路，輸出U出電壓，送入同步，移相單元電路（圖3），改變可控矽觸發角，改變滑差電機勵磁電流，改變滑差電機轉速，經很短時間調節，測速回饋電壓值平衡給定輸入電壓值，使PID輸入為0，保證滑差電機速度的穩定。改造後的滑差電機回饋環節電位器一經整定一般不要再變動，以免引起控制失誤。
如果改變加工物品種類，只要選擇S0—S7之間的開關即可。在圖5電路可實現八選一智慧速度給定控制。改變編碼電路的數量和型號，還可很方便實現十六選一，三十二選一智慧速度給定控制。若編碼器輸入口跟PC機（或觸控式螢幕）介面電路相接，還可直接從PC介面（或觸控式螢幕）接受傳送速度給定信號，實現隧道微波裝置傳送帶更高層智慧控制。
3、結論通過上述改造，隧道式微波裝置可方便通過選擇物品（本例採用開關方式）實現指定物品最佳的滅菌和乾燥。
整個改造創新點：（1）重新設計滑差電機電控電路，引入PID調節器消除靜差，保證動態性能。（2）採用編碼電路、記憶體和D/A電路實現根據物品選擇傳送帶速度給定，使隧道式微波裝置智慧控制成為可能。改造後的隧道式微波裝置無需人工微調傳送帶速度，保證操作人員工作環境良好，提高整個裝置自動化水準，真正實現智慧控制。
（摘編自《電氣技術》，原文標題為“隧道式微波裝置的智慧控制”，作者為王琳基、韓群勇、程瑋。）