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          節(jié)能型供熱溫度控制器設計

          作者: 時間:2013-10-09 來源:網絡 收藏

          建設部要求城鎮(zhèn)新建公共建筑和居民建筑,凡使用集中供熱設施的,均需設計、安裝具有分戶計量及室溫調控功能的供暖系統(tǒng)。節(jié)能型供熱是利用自動控制技術,將節(jié)能措施與熱計量功能融為一體,從以人為本的角度提出的一種新型節(jié)能理念和方法,使集中供暖用戶既可通過控制器設定、調整并與配套設備共同完成對室內溫度的自動控制和遠程控制,又可隨時了解室內溫度、熱消耗量,達到節(jié)約能源的目的。

          1 系統(tǒng)總體結構及方案設計
          一個完整的大型公建節(jié)能型供熱由兩部分組成:溫度測控系統(tǒng)和通信模塊系統(tǒng)。系統(tǒng)總體結構如圖1所示。系統(tǒng)溫度測控的硬件包括:、溫度傳感器、信號放大器、A/D轉換器及D/A轉換器、穩(wěn)壓器、顯示驅動芯片和數碼管等。系統(tǒng)通信模塊的硬件包括CAN控制器和CAN收發(fā)器。

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          1.1 溫度控制的工作原理
          在溫度測控系統(tǒng)中,穩(wěn)壓器完成對的供電,數碼管完成溫度的顯示。系統(tǒng)的被測參數是溫度,被測溫度首先由傳感器測量后得到mV信號,再經放大器放大后變?yōu)?~5 V電壓信號,送入A/D轉換器轉換后,將模擬信號變?yōu)閿底中盘柟┙o,在單片機內進行數據處理。一方面,與所設定的溫度值進行比較產生偏差信號,單片機根據預定的PID算法計算出相應的控制量,用控制量控制電氣閥的導通和關斷,實現(xiàn)溫度控制;另一方面,將實時測量得到的溫度送至數碼管顯示,同時用戶也可通過鍵盤來設定理想溫度。
          1.2 CAN通信模塊的工作原理
          上的一個節(jié)點發(fā)送數據時,其以報文形式廣播給網絡中所有節(jié)點。對每個節(jié)點而言,無論數據是否是發(fā)給自己的,均對其進行接收。每組報文開頭有11位字符作為標識符,其規(guī)定了報文的優(yōu)先級,這種格式稱為面向內容的編址方案。在同一系統(tǒng)中標識符是唯一的,不可能有兩個站發(fā)送具有相同標識符的報文。當幾個站同時競爭總線讀取時,這種配置尤為重要。當一個站要向其他站發(fā)送數據時,該站的CPU要將發(fā)送的數據和自身的標識符傳送給本站的CAN控制器,并處于準備狀態(tài);當收到總線分配時,轉為發(fā)送報文狀態(tài)。CAN控制器將數據根據協(xié)議組織成一定的報文格式發(fā)出,此時網上的其他站點處于接收狀態(tài)。每個處于接收狀態(tài)的站對接收到的報文進行檢測,判斷是否接收這些報文。通常每個CAN模塊都是南不同的功能單元構成。CAN控制器與物理總線間需要一個接口CAN接收發(fā)送器,CAN接收發(fā)送器將來自CAN控制器的邏輯電平信號轉換為總線上的物理電平。再將總線上的物理電平轉換為CAN控制器能接收的邏輯電平信號。CAN接收發(fā)送器的上一層是CAN控制器,該控制器執(zhí)行完整的CAN協(xié)議,包括信息緩沖和接收濾波。

          2 各部分模塊設計
          2.1 主要芯片選擇
          系統(tǒng)單片機采用8位AT89C51,因控制器所需的單片機,無需在語音、圖像進行大規(guī)模的數據處理,且對速度要求較低,無需高位單片機。溫度傳感器該產品采用美國Dallas公司生產的DS18B20數字式溫度傳感器。選用此類溫度傳感器可省去信號放大部分及A/D轉換器,使得該結構變得簡單、清晰。穩(wěn)壓器采用三端LM7805供給單片機電源。LM7805為正穩(wěn)壓電路,TO-220封裝,可提供多種固定的輸出電壓,應用范圍廣。D/A轉換器選擇DAC0832。其是8分辨率的D/A轉換集成芯片與微處理器完全兼容。顯示芯片采用PS7219,是一種新型的串行接口的8位數字靜態(tài)顯示芯片,可與任何單片機方便接口,并可同時驅動8位LED。
          2.2 單片機溫度采集電路
          溫控系統(tǒng)包括單片機最小系統(tǒng)和測溫傳感器。單片機最小系統(tǒng)中,復位電路采用12 MHz晶振,復位電路由復位按鈕控制,同時提供單片機AT89C51、CAN控制器SJA1000和顯示接口器件PS7219的復位信號。單片機溫度采集電路如圖2所示,從RST引出線,分別與各芯片的復位信號線相連采用上電復位模式。

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          2.3 數模轉換電路
          對輸出信號進行數模轉換中,DAC0832采用單緩沖工作方式。DAC0832的兩級寄存器的寫信號WR1和WR2均由單片機的WR引腳控制。當單片機的地址線選擇DAC0832后,只要輸出WR控制信號,便可同時完成數字陽的輸入鎖存和D/A轉換輸出。由于DAC0832是電流輸出型,所以為了得到電壓信號,需在DAC0832的輸出端接入運算放大器。接入一級運算放大器可得到負的電壓信號,接入二級運算放大器,得到正的電壓信號。數模轉換電路如圖3所示。

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          2.4 CAN通信模塊電路
          SJA1000作為CAN的控制部分,在與單片機連接時,其數據線AD0~AD7與單片機的輸入輸出管腳P0口連接,片選信號CS接地,低電壓允許訪問,RST、1NT、WR、WD、ALE管腳分別與單片機的相應管腳連接,控制器的收發(fā)端RX0、TX0分別接收發(fā)器CTM1050的收發(fā)端RXD、TXD引腳相連。系統(tǒng)通信模塊電路如圖4所示。

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