2.2.2 温度测量
四路测温电路完全相同,选用NTC热敏电阻器测温传感器,每一路都是用一个阻值固定的电阻(如R1)与一个热敏电阻(如RT1)串联,对5 V电源电压分压,利用热敏电阻上的压降随温度变化而变化实现温度的测量。在图4中,四个热敏电阻RT1~RT4上的电压分别接到引脚AD0~AD3上。通过ATmega16内置的多通道10位A/D转换器转换为数字信号后由程序读取,分别用于测量储水箱水温、集热器温度、温差循环管道温度和供水温度。NTC热敏电阻具有电阻温度系数大,灵敏度高,体积小,响应速度快,能进行精密温度测量的优点,缺点是热电特性非线性现象严重。如使用TG408503(25℃时,阻值50kΩ,B值4050K,玻璃封装)NTC热敏电阻,在0~99℃范围内,电阻的灵敏度约为8500~100Ω/℃。因此使用时一般要进行线性补偿。通过计算和分析,在RT1~RT4选用玻璃封装。精度为50 kΩ±0.5%,B值为4 050K±1%的NTC热敏电阻,电阻R1~R4选用精度为20 kΩ±0.5%的金属膜电阻时,测温精度可达±1℃。
2.2.3 控制电路
从机通过PB0、PB2~PB4控制4路继电器,分别用来控制温差循环泵、辅助电加热、防冻电伴热带、上水电磁阀等。如在主机按“上水”键,主机将把信号发给从机,从机再将PB4置高,启动手动上水,再次按“上水”键,程序使PB4输出低电平口,手动关闭上水。其它功能和“上水”,基本相同。在PB0、PB2~PB4与继电器之间加入光电耦合器TLP521,用于隔离继电器的干扰。
3 系统软件设计
测控系统的程序用C语言编写,程序并不复杂,主要包含有LCD显示,RS-485通信,行列键盘输入,A/D数据处理,继电器控制等几个程序模块。在该设计中虽然只是双机通信,但是为了将来扩展的需要,通信采用轮询方式。首先主机发送指令,从机接收指令,根据指令,判断执行相应动作。指令总共3种,所以用两位二值代码,代码有:00为查询,01为设置参数,02为手动指令传输。485通信流程如下:主机隔
50 ms发查询帧一>从机返回传感器数值数据帧;设置参数、状态等:主机发设置参数帧,启动定时器定时20 ms一>从机返回设置确认帧;若在定时时间内没有收到从机返回数据,则重新发送,一直等到从机返回正确数据。
4 结论
太阳能集热热水工程现已大量安装于工厂、宾馆、居民楼等需要提供大量热水的场所,与其配套使用的控制系统是不可缺少的部分。本系统以ATmega16为控制芯片,使用RS-485通信,主机和从机之间通信距离可达1 km以上。系统采用NTC热敏电阻和A/D转换测温的方案,电路简单,能满足太阳能集热热水工程中多路测温的精度要求。用非对称多谐振荡器电路测量水位的办法,水位传感器制作容易,成本低,可以实现水位的可靠测量。本系统功能实用,人机对话界面直观,操作简便,测控可靠,较好地解决了太阳能热水工程或其它一些场合对水位、温度的远距离测控的问题。