引言
移动基站分布在全国各地,覆盖面广,各地气候差异大。解决好散热问题,是基站正常运作的关键因素之一。本文介绍的温控仪,利用温度传感器采集信号,然后通过单片机进行A/D转换、处理、运算得到室内外温度,并且根据当前室内外温差,计算出风机风速。然后利用PWM方式控制可控硅对交流220V斩波,实现风机风速调制。从而实现了利用自然冷源达到降低基站内部温度的目的。
系统设计
本温控仪是以MXT8051单片机为核心,整个硬件系统(如图1)分为温度信号采集、显示、键盘、控制输出、通信接口和存储模块。该仪表工作流程是:单片机通过集成的A/D采样室内室外温度,根据温差调制风机风速。键盘部分实现对温控仪参数的设置,如风机启动温度、停止温度等参数。显示部分实现风机状态、报警状态、参数的显示功能。
RS-485通信实现数据上传、集中控制和维护。数据存储防止掉电后数据丢失。
显示及键盘
显示部分:采用128*64点阵屏显示。通过“翻页”可以清晰显示参数,风机状态等。
按键部分:图4为按键原理图,包括6个按键,分别是上键、下键、左键、右键、菜单键、返回键。菜单键实现从主界面进入参数设置界面,返回键实现当前界面返回到上一级显示界面,上下键选择菜单,左右进入退出参数设置菜单。
例如:按菜单键进入参数选择如图2,按上下键选择相应参数,按菜单键进入相应参数设置如图3。
按键的实现,传统方法都是采用扫描I/O实现的。在缺少I/O的情况下,传统方法无法实现时,可以采用A/D转换按键,这样能节省I/O的使用。本文使用2位A/D口实现6个按键功能。其软件流程图如图5 所示。
控制输出
普通晶闸管实质上属于直流控制器件。要控制交流负载,必须将两只晶闸管反极性并联,让每只SCR控制一个半波,为此需要独立触发电路,使用不够方便。因此本文采用BAT41,BAT41是个双向晶闸管,它是在普通晶闸管的基础上发展起来,只需一个触发电路即可。
风机调速原理如图6,通过PWM方式,控制可控硅对交流220V斩波,从而实现风机调速功能。当室内外温差在8℃或以下时,调节PWM以最大占空比输出,实现风机高速运行;温差在9℃~15℃之间时,调节PWM以较高占空比输出,实现风机中速运行;温差在16℃以上时,调节PWM以较低占空比输出,实现风机低速运行。其软件流程图如图7。
报警输出:当室内温度高于报警温度时,控制继电器闭合,驱动报警器鸣叫。
RS-485通信
RS-485采用平衡发送和差分接收方式实现通信。在发送端TXD将串口的TTL电平信号转换成差分信号A、B两路输出,经传输后在接收端将差分信号还原成TTL电平信号。
两条传输线通常使用双绞线,又是差分传输,因此具有极高的抗干扰能力。
图8所示为RS-485构成的总线型网络系统,通信芯片采用75LBC184。通信规格采用串行通讯1位起始位,8位数据位,无奇偶校验位,以及1位停止位。通讯控制为指令-应答方式,实现温控仪与上位机通信。上位机可以对多台温控仪操作,可以读取室内外温度,设置参数,同时还可以控制风机启动和停止。
存储部分
掉电保存数据功能的实现方法也很多种,本文采用一种简单、容易实现的方法:采用24LC01芯片存储数据,只需占用2个I/O,便可以对该芯片进行读写。因此用户只需设置一次参数,温控仪便自动保存数据,以免重新上电重复设置参数。
结语
本文主要介绍了根据室内和室外的温度差控制风机,实现室内温度的自动控制。本温控仪采用点阵屏显示,菜单式操作,方便易用,且使用范围广,适用于各种气候条件和使用环境,无论是寒冷的东北、西北,还是潮湿、 炎热的华东、华南。
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