【摘 要】介紹了以 STA12C5A60S2 單片機(jī)為傳感器核心的智能溫度控制器，采用鉑電阻 PT100 作為傳感器采集室內(nèi)環(huán)境溫度，通過(guò)控制地暖電磁閥的通斷達(dá)到控制室內(nèi)溫度的目的，同時(shí)通過(guò)按鍵輸入，供暖用戶又可以設(shè)定舒適溫度，自由的調(diào)整供暖系統(tǒng)的啟停時(shí)間，達(dá)到有效節(jié)約能源的目的。本設(shè)計(jì)從采暖使用者的角度提出了一種新的節(jié)能理念和方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。
目前，我國(guó)的北方地區(qū)地暖供暖系統(tǒng)尚不完善，供暖系統(tǒng)比較落后，大部分供熱用戶家中沒(méi)有智能控溫裝置。供熱公司收費(fèi)不合理也為居民供暖帶來(lái)了很多弊端。比如有的居民家采暖溫度過(guò)高，常通過(guò)開(kāi)窗通風(fēng)等方式來(lái)進(jìn)行降溫，白白浪費(fèi)掉了很多熱能 ; 還有一些家庭一段時(shí)間家里沒(méi)人，但供暖還照常開(kāi)著，也浪費(fèi)了很多能源。本文設(shè)計(jì)了一種能根據(jù)采暖用戶的實(shí)際需求，合理控制供暖時(shí)間與采暖溫度，的智能溫度控制器，它可以解決居民供暖熱量浪費(fèi)的問(wèn)題。
控制器系統(tǒng)通過(guò)每個(gè)房間安裝的溫度感應(yīng)面板，采集各個(gè)
房間溫度，主控制器接收溫度信息并對(duì)其進(jìn)行處理，根據(jù)設(shè)定的溫度要求控制安裝在分水器上的電磁閥的通斷，完成對(duì)地暖管道散熱的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)房間溫度的閉環(huán)控制。房間溫度感應(yīng)面板上集成有 WIFI 無(wú)線通信模塊，可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與主控制器通信。另外本系統(tǒng)還具有定時(shí)通斷功能，用戶可以方便自由地設(shè)定供暖的通斷時(shí)間，在室內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人時(shí)可以關(guān)閉供暖系統(tǒng)，在用戶返回時(shí)提前打開(kāi)供暖閥門(mén)，使房間恢復(fù)到舒適溫度。本文主要介紹了智能溫度控制器的硬件設(shè)計(jì)。
智能供暖節(jié)能控制器由主控制器、房間溫度感應(yīng)面板、電控磁閥等組成，本設(shè)計(jì)可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)房間的溫度，主控制器由單片機(jī)、液晶顯示器、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘芯片、按鍵及電源等部分組成。
2.1 鉑電阻測(cè)溫電路設(shè)計(jì)
鉑電阻（Pt100）是利用金屬鉑 (Pt) 的電阻值隨溫度變化而變化的特性而制成的溫度傳感器。Pt100 的非線性度小，實(shí)際計(jì)算一般采用線性化處理。根據(jù) Pt100 的溫度特性，本研究使用了三線制鉑電阻 Pt100 測(cè)溫方案，采樣電路使用了橋式測(cè)溫電路。電路圖如圖所示。
R3，R4，R6 與 R1 組成傳感器測(cè)溫電橋，為了保證電橋輸出電壓信號(hào)的穩(wěn)定性，電橋的輸入電壓通過(guò) TL431 穩(wěn)至 2.5V。從電橋獲取的差分信號(hào)非常微小，僅有幾毫伏，需要通過(guò)放大電路放大之后才能輸入單片機(jī)。
2.2 放大電路的設(shè)計(jì)
放大電路采用儀表放大器電路，這種電路設(shè)計(jì)能將 PT100 輸出的微弱信號(hào)放大，具有高增益、高輸入電阻和高共模抑制比
等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用三運(yùn)放構(gòu)成的儀表放大器，它的增益約為 200 倍。經(jīng)放大電路放大后的信號(hào)可直接輸入 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)，該系列單片機(jī)內(nèi)置 8 路 10 位精度 ADC。
2.3 WIFI 模塊電路設(shè)計(jì)
智能溫度控制器選用 URS-WIFI-232-T 作為 WIFI 模塊，該模塊能耗低，集成度高，使用非常方便簡(jiǎn)單。該模塊與單片機(jī)連接后通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)置即可完成模塊間的通信。
2.4 主控制器的硬件設(shè)計(jì)
智能溫度控制器的主控制器通過(guò)連接 WIFI 模塊后可最多與
- 個(gè)房間溫度感應(yīng)面板通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)房間溫度的多路控制。同時(shí)為主控制器增加了液晶顯示屏及鍵盤(pán)，用戶可以方便及時(shí)查看
每個(gè)房間的溫度情況并作出調(diào)整。
液晶顯示屏采用的是 12864 模塊，可直接與 51 單片機(jī)接口
相連，能夠顯示多種字體的字符、漢子及圖形。鍵盤(pán)采用了矩陣鍵盤(pán)，用 4 條 I/O 線作為行線，4 條 I/O 線作為列線，在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。
主控制器處理完房間溫度感應(yīng)面板上傳來(lái)的信息后，通過(guò)線纜與電磁閥門(mén)組通信，將信號(hào)傳遞給閥門(mén)組。閥門(mén)組由安裝在分水器上的電磁閥組成。
3 智能溫度控制器的硬件調(diào)試
智能溫度控制器電路焊接完畢之后，不能急于上電測(cè)試，必須要對(duì)電路板進(jìn)行細(xì)致的檢查，要用萬(wàn)用表檢查是否有虛焊，對(duì)照原理圖檢查器件焊接和線路是否正確，是否存在器件引腳短路現(xiàn)象，確保各個(gè)線路均為通路。檢查各個(gè)元器件的型號(hào)是否正確，封裝是否合適。完成上述工作后，接通電源，檢查、各個(gè)供電電壓點(diǎn)是否正常，若如無(wú)異常現(xiàn)象，可對(duì)每個(gè)元器件
分別進(jìn)行調(diào)試。
4 結(jié)語(yǔ)
目前，市而上對(duì)于水暖供暖的控制僅停留在機(jī)械化和半智能化的水平，沒(méi)有達(dá)到智能化。通過(guò)文章所介紹的智能溫度控制器的硬件設(shè)計(jì)，只需對(duì)每個(gè)模塊經(jīng)行相應(yīng)的編程，用戶即可根據(jù)需要自行調(diào)整室溫，主控制器將根據(jù)采集信息自動(dòng)進(jìn)行處理，從而既方便了用戶又節(jié)約了能源，具有相當(dāng)大的應(yīng)用前景。
