目前的供暖大多采用燃煤、燃油或燃气等方式,对煤炭、电力、热力的消耗是巨大的。为节约能源,自动供暖系统应运而生。本作品只需提供极少能源便可实现自动控制和温度调节,达到舒适节能的效果。
一、工作原理通
过控制水流量调节室内温度,室内无人时可使阀门处于防冻状态,提高回水温度从而达到节能的目的。在加热管与分、集水器的接合处,分路设置远传型自力式或电动式恒温控制阀,通过各房间内的温度控制器控制相应回路上的调节阀,使室内温度自动保持恒定。采用电动控制时,房间温控器与分、集水器之间应预埋电线在加热管与分、集水器的接合处,分路设置调节阀门,通过手动调节控制室内温度;在各个房间的加热管上装置自力式恒温控制阀,使室温保持恒定。
通过温度传感器检测室温,并将其转化为与室温成一定关系的调节信号、反馈到单片机,经过A/D采集、转换,PID调节、输出信号;单片机把传感器送来的测量信号与取样给定信号进行比较,并把所得偏差信号按照一定的PID调节规律运算之后、输出一个相应的控制信号去指挥可控行程阀。同时也可以根据各单位的工作时间,自主设定阀门的开启和关闭时间,使能耗降到最低。
二、电路设计
(一)硬件部分电路原理框图见上图;系统硬件试验电路见下图。
系统采用模块设计方式,先设计硬件模块,再将电源电路、检测电路、显示电路以及可控行程阀电路分开设计和调试,最后组成所需要的检测系统。
本设计采用单片机与液晶以及数字温度传感器DS18820组合的方式实现,首先单片机的_PBO接温度传感器,_PCO~_PC3接液晶显示器、显示传感器所检测的温度和键盘设定的温度,键盘接单片机的_PAO~_PA7。
通过检测的室温与键盘设定温度进行比较,来驱动电磁阀门的开关状态。阀门驱动电路通过单片机的_PDO和_PD1输出驱动信号。
(1)电源电路见下图,包括5v和9V两路,其5V给单片机、液晶显示器和温度传感器18820;9V供给模拟电磁阀的电机。
(2)温度采集单元和液晶显示器见下图。温度采集单元由单线总线传感器18820构成;温度传感器采用DALLAS公司的DS18820,其输出直接为数字信号、不需要再进行AD转换。采集到室内温度值后、传至HT46R24与键盘设定的温度值进行比较来决定电磁阀的动作。
(3)4*4按键如下图所示。键盘用于单片机复位、中断、温度值设定和输入。
(4)电磁阀电路见下图。可控行程阀是串接在暖气管道上的,通过温度传感器传来的值和设定值的比较结果用来决定电磁阀的开通状态。室温高于设定温度时,电磁阀迅速关闭、热水停止流动;室温低于设定值时,电磁阀缓慢打开、热水通过暖气片,当室温大大低于设定值时、电磁阀完全打开;室温接近设定值时电磁阀处于不完全打开状态,到室温和设定值相等时电磁阀将完全闭合。
(5)液晶显示器用来显示当前的室内温度和设定的温度。
(6)、LED指示:LEDO(黄灯)亮用来指示电磁阀开通状态,LED1(红灯)亮表示电磁阀断开状态。
(二)软件部分
软件流程图如下图所示。
(三)调试方式
系统调试环境为实验室,室温。
系统硬件各部分焊接、调试通过后,通过HT-IDE3000仿真软件并使用硬件仿真运行检测程序,按动进入按纽观察结果是否满意,如果不满意从程序中改动,仿真结果通过后再烧写入单片机程序,最后脱离仿真器独立运行成功。
测试结果表明系统符合要求。