基于PIC16C71的數(shù)字水溫配制閥的設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)了一種基于PIC16C71單片機(jī)的數(shù)字水溫配制閥。該配制閥采用NTC熱敏電阻作溫度傳感器，與固定電阻組成簡(jiǎn)單分壓電路作為水溫測(cè)量電路，利用PIC16C71單片機(jī)內(nèi)置的8位A／D轉(zhuǎn)換器把熱敏電阻上的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，PIC16C71單片機(jī)控制直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)混水閥調(diào)節(jié)冷熱水的混合比例實(shí)現(xiàn)水溫調(diào)節(jié)。給出了控制電路圖，對(duì)水溫測(cè)量電路的參數(shù)選擇和測(cè)溫精度作了詳細(xì)討論。實(shí)驗(yàn)和分析表明，選用阻值較大的NTC熱敏電阻和分壓電阻可較好地解決熱敏電阻因功耗較大造成的熱擊穿問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：PIC16C71；NTC熱敏電阻；水溫；控制閥

隨著社會(huì)的發(fā)展，各種熱水器及管道熱水進(jìn)入千家萬(wàn)戶，人們?cè)诓煌瑘?chǎng)合對(duì)水溫的要求是多種多樣的，經(jīng)常需要把熱水和冷水混合到需要的溫度?？梢钥刂聘鞣N熱水器及管道熱水的出水溫度，能快速準(zhǔn)確地調(diào)制出所需溫度的熱水，可用于淋浴、洗漱及其他需要恒溫?zé)崴畧?chǎng)所的水溫智能配制閥，是一個(gè)有應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)。本設(shè)計(jì)正是順應(yīng)這種需要，以PIC16C71芯片為核心，控制機(jī)械部分自動(dòng)調(diào)整冷水和熱水的混合比例，實(shí)現(xiàn)出水水溫的自動(dòng)控制，解決了由于水壓波動(dòng)、水溫變化或出水量改變引起的水溫忽冷忽燙的難題，比手動(dòng)調(diào)節(jié)用水溫度方式有明顯的節(jié)水效果。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理
熱水和自來(lái)水作為控制閥的2個(gè)輸入，利用混水閥控制冷、熱水輸入量和比例，混合后的水經(jīng)出水口流出，供用戶使用。安裝在出水口的溫度傳感器感測(cè)出水口處的溫度并通過(guò)測(cè)溫電路傳送給單片機(jī)。該調(diào)溫水閥的組成如圖1所示。當(dāng)出水開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，單片機(jī)把溫度傳感器測(cè)量的出水口處的溫度與設(shè)定溫度進(jìn)行比較，需要時(shí)由PIC16C71來(lái)控制直流電機(jī)帶動(dòng)混水閥，來(lái)調(diào)整進(jìn)入水閥的冷、熱水的比例，從而控制出水的溫度，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)到頭時(shí)，單片機(jī)得到相應(yīng)的信號(hào)，終止電機(jī)繼續(xù)同向轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)溫升或溫降按鍵在25～50℃范圍內(nèi)對(duì)用水溫度進(jìn)行設(shè)置，LED數(shù)碼管顯示設(shè)定的用水溫度值。若設(shè)定溫度與傳感器檢測(cè)的溫度不符，根據(jù)二者溫差的大小，單片機(jī)輸出不同寬度的脈沖電壓信號(hào)控制直流電動(dòng)機(jī)按不同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)冷熱水混合閥，改變冷水和熱水的流入比例。當(dāng)外界條件再次發(fā)生變化時(shí)，如水壓減小或增大等，出水管水溫與設(shè)定溫度出現(xiàn)溫差，此時(shí)單片機(jī)再一次控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)水溫進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使出水口水溫自動(dòng)與設(shè)定用水溫度保持一致。