基于RS-485通信的溫度水位遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)

2．2．2 溫度測量
四路測溫電路完全相同，選用NTC熱敏電阻器測溫傳感器，每一路都是用一個阻值固定的電阻(如R1)與一個熱敏電阻(如RT1)串聯(lián)，對5 V電源電壓分壓，利用熱敏電阻上的壓降隨溫度變化而變化實現(xiàn)溫度的測量。在圖4中，四個熱敏電阻RT1～RT4上的電壓分別接到引腳AD0～AD3上。通過ATmega16內(nèi)置的多通道10位A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后由程序讀取，分別用于測量儲水箱水溫、集熱器溫度、溫差循環(huán)管道溫度和供水溫度。NTC熱敏電阻具有電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，體積小，響應(yīng)速度快，能進(jìn)行精密溫度測量的優(yōu)點，缺點是熱電特性非線性現(xiàn)象嚴(yán)重。如使用TG408503(25℃時，阻值50kΩ，B值4050K，玻璃封裝)NTC熱敏電阻，在0～99℃范圍內(nèi)，電阻的靈敏度約為8500～100Ω／℃。因此使用時一般要進(jìn)行線性補償。通過計算和分析，在RT1～RT4選用玻璃封裝。精度為50 kΩ±0．5％，B值為4 050K±1％的NTC熱敏電阻，電阻R1～R4選用精度為20 kΩ±0．5％的金屬膜電阻時，測溫精度可達(dá)±1℃。
2．2．3 控制電路
從機(jī)通過PB0、PB2～PB4控制4路繼電器，分別用來控制溫差循環(huán)泵、輔助電加熱、防凍電伴熱帶、上水電磁閥等。如在主機(jī)按“上水”鍵，主機(jī)將把信號發(fā)給從機(jī)，從機(jī)再將PB4置高，啟動手動上水，再次按“上水”鍵，程序使PB4輸出低電平口，手動關(guān)閉上水。其它功能和“上水”，基本相同。在PB0、PB2～PB4與繼電器之間加入光電耦合器TLP521，用于隔離繼電器的干擾。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
測控系統(tǒng)的程序用C語言編寫，程序并不復(fù)雜，主要包含有LCD顯示，RS-485通信，行列鍵盤輸入，A／D數(shù)據(jù)處理，繼電器控制等幾個程序模塊。在該設(shè)計中雖然只是雙機(jī)通信，但是為了將來擴(kuò)展的需要，通信采用輪詢方式。首先主機(jī)發(fā)送指令，從機(jī)接收指令，根據(jù)指令，判斷執(zhí)行相應(yīng)動作。指令總共3種，所以用兩位二值代碼，代碼有：00為查詢，01為設(shè)置參數(shù)，02為手動指令傳輸。485通信流程如下：主機(jī)隔
50 ms發(fā)查詢幀一>從機(jī)返回傳感器數(shù)值數(shù)據(jù)幀；設(shè)置參數(shù)、狀態(tài)等：主機(jī)發(fā)設(shè)置參數(shù)幀，啟動定時器定時20 ms一>從機(jī)返回設(shè)置確認(rèn)幀；若在定時時間內(nèi)沒有收到從機(jī)返回數(shù)據(jù)，則重新發(fā)送，一直等到從機(jī)返回正確數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論
太陽能集熱熱水工程現(xiàn)已大量安裝于工廠、賓館、居民樓等需要提供大量熱水的場所，與其配套使用的控制系統(tǒng)是不可缺少的部分。本系統(tǒng)以ATmega16為控制芯片，使用RS-485通信，主機(jī)和從機(jī)之間通信距離可達(dá)1 km以上。系統(tǒng)采用NTC熱敏電阻和A／D轉(zhuǎn)換測溫的方案，電路簡單，能滿足太陽能集熱熱水工程中多路測溫的精度要求。用非對稱多諧振蕩器電路測量水位的辦法，水位傳感器制作容易，成本低，可以實現(xiàn)水位的可靠測量。本系統(tǒng)功能實用，人機(jī)對話界面直觀，操作簡便，測控可靠，較好地解決了太陽能熱水工程或其它一些場合對水位、溫度的遠(yuǎn)距離測控的問題。