基于MCS_51單片機(jī)的工業(yè)屏柜散熱方案設(shè)計(jì)

摘要： 從單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)入手， 采用MCS-51芯片并通過AD轉(zhuǎn)換來對溫度信號(hào)進(jìn)行采集，然后經(jīng)過一系列軟硬件設(shè)計(jì)， 給出了對溫度進(jìn)行控制的實(shí)現(xiàn)方法， 同時(shí)對系統(tǒng)的散熱過程進(jìn)行了分析。

0 引言

電子電氣元件， 尤其是大規(guī)模集成電路因發(fā)熱而產(chǎn)生的問題一直難于解決。而工業(yè)屏柜作為一種集成有多種電子設(shè)備的工業(yè)產(chǎn)品， 其溫度的升高常常導(dǎo)致其內(nèi)部的微電子元件(如PN節(jié)) 發(fā)生溫度漂移而使得各種參數(shù)發(fā)生改變， 從而導(dǎo)致程序運(yùn)行混亂而失去其原有的功能， 或與其原有的功能偏差過大而導(dǎo)致故障。在工業(yè)控制設(shè)備的計(jì)數(shù)系統(tǒng)、繼電保護(hù)系統(tǒng)、數(shù)控液晶顯示模塊、溫度控制單元的模塊、各類傳感器、變頻器中的IGBT模塊和數(shù)控及報(bào)警顯示等設(shè)備中， 都會(huì)存在因過熱而導(dǎo)致的設(shè)備過熱報(bào)警或故障。

針對此問題， 可以為工業(yè)屏柜車設(shè)計(jì)散熱節(jié)能方案， 以對工業(yè)屏溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控， 使其能夠及時(shí)作出響應(yīng)并進(jìn)行散熱， 而在沒有過熱的狀態(tài)下僅處于監(jiān)控狀態(tài)， 這樣就可達(dá)到散熱和節(jié)能的雙重目的。

1 系統(tǒng)功能特點(diǎn)

工業(yè)屏柜長時(shí)間運(yùn)行時(shí)， 特別是環(huán)境溫度較高的氣候條件下運(yùn)行時(shí)， 可能會(huì)因過熱而停機(jī)，造成無法正常運(yùn)行， 進(jìn)而造成嚴(yán)重的生產(chǎn)損失。

因此， 本文引入了一種單片機(jī)實(shí)時(shí)溫度測控方案。該方案可對工業(yè)屏的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測， 一旦發(fā)生過熱， 馬上對其采用適當(dāng)?shù)慕禍厣岽胧?使其溫度被控制在規(guī)定的安全范圍之內(nèi)， 從而保證其正常運(yùn)行。

圖1所示是該工業(yè)屏散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

工業(yè)屏柜散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖1 工業(yè)屏柜散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本方案中采用的散熱系統(tǒng)是由熱電偶溫度傳感器來負(fù)責(zé)采集工業(yè)屏柜的溫度信號(hào)， 然后通過電路中的信號(hào)器對采集到的溫度信號(hào)進(jìn)行放大，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 最后輸入到MCS-51系列的8031單片機(jī)中對信號(hào)進(jìn)行處理。處理后的結(jié)果主要有兩方面用途， 其一是要將溫度數(shù)值傳送到LED數(shù)碼顯示管中進(jìn)行顯示； 另一方面是根據(jù)要求將溫度數(shù)值與安全界限溫度進(jìn)行對比： 若其溫度高于安全界限溫度， 單片機(jī)則會(huì)發(fā)出指令以開啟散熱風(fēng)扇對工業(yè)屏柜進(jìn)行降溫； 當(dāng)溫度低于安全界限溫度時(shí)， 單片機(jī)則會(huì)發(fā)出指令立即關(guān)閉散熱風(fēng)扇。這樣， 既可保證工業(yè)屏溫度處于安全狀態(tài)的， 同時(shí)又非常節(jié)能， 而且也大大降低了系統(tǒng)能耗。