低壓控制柜中的溫度控制系統

　　摘要：該系統設計了一種低壓控制柜中溫度控制的解決方案，低壓控制柜是智能交通系列產品，可集成欄桿機、車道通行燈、聲光報警等多種電路模塊。不同的電路模塊對環境有不同的需求，環境溫度是其中的一個關鍵因素，適宜的溫度是低壓控制柜正常工作的必要條件。該系統由溫度傳感器DS18B20自動采集溫度，光耦MOC3041M智能控制溫度，數碼管實時顯示溫度。該溫度控制系統簡單易實現，廣泛應用于工控機等工業場所中；模塊化的設計思想，方便用戶的二次開發。
　　
　　關鍵詞：低壓控制柜；溫度控制；數字溫度計；可控硅型光耦
　　
　　引言
　　
　　隨著信息技術的發展，現代工業體系越來越數字化、智能化和集成化，現代機械設備日益趨向于自動化控制管理。而在自動控制領域中，溫度檢測與控制占有很重要的地位，能夠獨立工作的溫度檢測與控制系統越來越被人們關注。傳統的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件，隨著現代信息技術的發展和傳統工業改造的實現，溫度傳感器正從模擬式向數字集成式方向飛速發展。溫控模塊由單片機驅動，單片機由于低功耗、易擴展、可靠性高等優點也成為人們追求的目標。
　　
　　低壓控制柜是智能交通系列產品，內部一般集成欄桿機、車道通行燈、聲光報警等模塊，主要應用于高速公路收費口自動化管理系統。由于低壓控制柜內部集成電路眾多，如何保證各個模塊協調的正常工作是很重要的，溫度控制是其中關鍵的一點。各個電路模塊需求的工作環境不同，對溫度的要求也不同。本文設計了一種低壓控制柜中溫度控制的實現方法，自動采集溫度并智能控制溫度在一個理想的工作范圍之內。
　　
　　1、系統整體設計
　　
　　隨著社會的進步，智能交通產品越來越多地應用于高速公路智能化自動控制管理系統中。高速公路的收費處設立了多個檢測控制設備，如何將這些設備智能化控制就成為人們思考的重點問題。車道控制柜集成了工控機、計重收費用費額顯示器、車道進出控制入口、信號燈控制電路等模塊，方便了人們對公路交通產品的控制管理。溫控模塊就是應用于車道控制柜中的自動化系統，它能自動檢測控制柜中的溫度，并智能控制溫度在一個適宜其中電路工作的范圍之內。
　　
　　溫控模塊主要包括數字溫度傳感器電路、單片機控制電路、數碼顯示電路，將它們集成在同一個模塊中，不僅能更好地檢測控制溫度，而且易維護、可擴展。溫度傳感器電路負責采集溫度信息，并將溫度信息傳遞給單片機；單片機控制電路負責接收外部的溫度信息，數據處理之后發送相應的指令到溫控部分調節溫度；數碼顯示電路則實時顯示溫度信息，方便工作與維護人員查看。
　　
　　系統整體功能設計如圖1所示。　　
　　2、溫度采集傳感器
　　
　　溫度采集部分選擇DALLAS公司生產的一線式傳感器DS18B20，DS18B20溫度測量范圍為-55℃～+125℃，可編程為9到12位A／D轉換精度，測溫分辨率可達0.0625℃，被測溫度用符號擴展的16位數字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產生。CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用處理器的端口較少，可節省大量的引線和邏輯電路。
　　
　　溫度采集部分電路如圖2所示。　　
　　3、溫度控制芯片
　　
　　溫度控制部分選擇FAIRCHILD公司生產的光耦合器MOC3041M，MOC3041M是過零雙向可控硅型光耦，單片機通過控制改變雙向可控硅的導通角，使輸出端電壓發生改變，從而使施加在電風扇的輸入電壓發生改變，以調節風扇的轉速，實現智能調速控溫。　　
　　4、溫度顯示數碼管
　　
　　溫度顯示部分選擇兩位LED數碼管，具有高性價比、顯示清晰、亮度高、使用方便、電路簡單、壽命長等優點。我們選擇的是共陽極數碼管，由單片機控制數碼管的各引腳電平，就能顯示相應的數據。
　　
　　溫控模塊中溫度顯示部分的電路如圖4所示。　　
　　5、軟件程序設計
　　
　　系統程序設計主要包括主程序，讀取溫度子程序，溫度轉換子程序，顯示溫度子程序，調速風扇子程序。主程序的主要功能是負責溫度的采集和實時顯示，單片機讀DS18B20采集的溫度信息，數據轉換為十進制溫度數值并由數碼管實時顯示該數值。同時判斷該溫度是否到達預設的溫度數值上限，如果超過上限則進入調速風扇子程序，根據不同的溫度調節風扇的轉速以達到智能降溫的目的。
　　
　　系統的主程序流程圖如圖5所示。　　
　　6、結束語
　　
　　本文介紹了低壓控制柜中智能自動測溫調溫系統的實現方法，以單片機為核心，主要完成對外界環境溫度信號的采集、處理、顯示等功能。低壓控制柜中集成了不同的電路模塊，溫度控制部分可對不同的模塊分別進行控制，保證不同模塊的正常協調工作。該系統適用性強，用戶只需對界面參數進行設置并啟動系統正常運行便可實現對zui適溫度的實時監控；可擴展性強，模塊化的設計思想方便用戶的二級開發，用戶可根據自己實際需要增加或減少相應功能。只要稍加改變，本模塊即可廣泛適用于工控機等工業場所。設計穩定性高、性能*。
　　
　　經測試，該模塊感溫準確快速，智能調速風扇降溫過程可根據設定的溫度閾值自動控制，設計達到預期目的。電路工作效果圖如圖6所示。