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智能温湿度控制器的制作方法

作者: 来源: 发布于:2019-10-15 14:54:06

本实用新型涉及自动控制器技术领域,特别涉及一种智能温湿度控制器。
 
背景技术:
 
开关柜、端子箱是电力系统中变电站常见设施,随着开关技术的不断发展,高压开关设备的体积越来越小,绝缘可靠性显得尤为重要,而在北方一些地区昼夜温差较大,温度的突变易造成端子箱、开关柜等柜式电气设备凝露现象,从而引起腐蚀,造成绝缘能力下降,影响其机械、电气性能,甚至导致绝缘件表面产生沿面放电而引发事故。通常在内部采用加热除湿控制器防止凝露,但这种方法无法完全消除凝露。
 
技术实现要素:
 
本实用新型提供一种智能温湿度控制器,用以解决现有技术中只通过加热除湿器无法完全消除开关柜内凝露的问题。
 
本实用新型提供一种智能温湿度控制器,包括:单片机A1、振荡电路A2、手动复位电路A3、加热器电路A4、报警电路A5、散热器驱动电路A6、散热器电路A7、湿度采集电路A8、开关柜柜内温度采集电路以及开关柜柜外温度采集电路;振荡电路A2、手动复位电路A3、加热器电路A4、报警电路A5、散热器驱动电路A6、湿度采集电路A8、开关柜柜内温度采集电路以及开关柜柜外温度采集电路分别与单片机A1电连接,散热器电路A7通过散热器驱动电路A6进行驱动。
 
较佳的,振荡电路A2包括:晶体振荡器X1的两端分别连接单片机A1的第一时钟电路引脚XTAL1和第二时钟电路引脚XTAL2;晶体振荡器X1的两端还分别连接第一电容C1的一端和第三电容C3的一端,第一电容C1的另一端和第三电容C3的另一端都接地。
 
较佳的,手动复位电路A3包括:电源端连接电解电容C2的正极,电解电容C2的负极连接顺序连接第五电阻R5、接地端;电解电容C2的负极还连接单片机A1的复位端口;电解电容C2的两端并联开关K1。
 
较佳的,加热器电路A4包括:加热器一端连接单片机A1第一I/O口8,加热器另一端顺序连接第二电阻R2、接地端。
 
较佳的,报警电路A5包括:第二三极管Q2的基级与单片机A1第二I/O口10连接,第二三极管Q2的射级接地,第二三极管Q2的集电极与蜂鸣报警器一端连接,蜂鸣报警器另一端与电源端连接。
 
较佳的,散热器驱动电路A6包括:第一三极管Q1的基级顺序连接第七电阻R7、单片机A1第三I/O口;第一三极管Q1的集电极连接电源端。
 
较佳的,散热器电路A7包括:散热器电路A7输入端连接第一三极管Q1的射级;变容二极管D2的阴极和螺旋式熔断器RL1的一个输入端分别与散热器电路A7输入端连接,螺旋式熔断器RL1的一个输入端顺序连接散热器、电源端;变容二极管D2的阳极、螺旋式熔断器RL1的另一个输入端和另一个输出端分别接地。
 
较佳的,湿度采集电路A8包括:单片机A1第四I/O口21通过第四电阻R4接电源端,单片机A1第四I/O口21还连接温湿度传感器U3的串行时钟输入端SCK;单片机A1第五I/O口22通过第三电阻R3接电源端,单片机A1第五I/O口22还连接温湿度传感器U3的串行数据输出端DATA。
 
较佳的,开关柜柜内温度采集电路包括:第一温度传感器U2的第一数字信号输入/输出端DQ1通过第十电阻R10接电源端,第一温度传感器U2的供电电源输入端与电源端连接,第一温度传感器U2的电源地端接地;第一数字信号输入/输出端DQ1与单片机A1第六I/O口5连接。
 
较佳的,开关柜柜外温度采集电路包括:第二温度传感器U4的第二数字信号输入/输出端DQ2通过第九电阻R9接电源端,第二温度传感器U4的供电电源输入端与电源端连接,第二温度传感器U4的电源地端接地;第二数字信号输入/输出端DQ2与单片机A1第七I/O口6连接。
 
本实用新型有益效果包括:能够从根源有效阻止凝露产生的条件,避免了因温度差产生凝露对电网运行设备的影响,提高电网运行的稳定性,保证供电可靠性。采用智能判别功能,人为因素影响小且减少人力投入,与普通加热除湿装相比工作时间短,能节约电能约30%。
 
附图说明:
 
附图1是一幅较佳实施方式的智能温湿度控制器的电路图。
 
附图2是一幅较佳实施方式的开关柜柜内温度采集电路的电路图。
 
附图3是一幅较佳实施方式的开关柜柜外温度采集电路的电路图。
 
具体实施方式:
 
鉴于此,本实用新型提供了一种智能温湿度控制器,以下结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行说明。
 
普通加热除湿装置人为投、退占主导因素,不利于智能化建设,且长时间投入加热、散热,不利于设备正常运行。本实用新型中的智能温湿度控制器,设置有两路温度传感器和一路湿度传感器,分别装在柜内和柜外,通过采集柜内温、湿度、柜外温度,将采集的相关数据通过485线传输到51单片机控制模块,控制模块通过对比相关参数,再执行输出加热、散热装置以维持柜内温度湿度在一定的范围内。
 
参阅图1所示,一种智能温湿度控制器,包括:单片机A1、振荡电路A2、手动复位电路A3、加热器电路A4、报警电路A5、散热器驱动电路A6、散热器电路A7、湿度采集电路A8、开关柜柜内温度采集电路以及开关柜柜外温度采集电路;振荡电路A2、手动复位电路A3、加热器电路A4、报警电路A5、散热器驱动电路A6、湿度采集电路A8、开关柜柜内温度采集电路以及开关柜柜外温度采集电路分别与单片机A1电连接,散热器电路A7通过散热器驱动电路A6进行驱动。
 
振荡电路A2包括:晶体振荡器X1的两端分别连接单片机A1的第一时钟电路引脚XTAL1和第二时钟电路引脚XTAL2;晶体振荡器X1的两端还分别连接第一电容C1的一端和第三电容C3的一端,第一电容C1的另一端和第三电容C3的另一端都接地。
 
手动复位电路A3包括:电源端连接电解电容C2的正极,电解电容C2的负极连接顺序连接第五电阻R5、接地端;电解电容C2的负极还连接单片机A1的复位端口;电解电容C2的两端并联开关K1。
 
加热器电路A4包括:加热器一端连接单片机A1第一I/O口8,加热器另一端顺序连接第二电阻R2、接地端。
 
报警电路A5包括:第二三极管Q2的基级与单片机A1第二I/O口10连接,第二三极管Q2的射级接地,第二三极管Q2的集电极与蜂鸣报警器一端连接,蜂鸣报警器另一端与电源端连接。
 
散热器驱动电路A6包括:第一三极管Q1的基级顺序连接第七电阻R7、单片机A1第三I/O口;第一三极管Q1的集电极连接电源端。
 
散热器电路A7包括:散热器电路A7输入端连接第一三极管Q1的射级;变容二极管D2的阴极和螺旋式熔断器RL1的一个输入端分别与散热器电路A7输入端连接,螺旋式熔断器RL1的一个输入端顺序连接散热器、电源端;变容二极管D2的阳极、螺旋式熔断器RL1的另一个输入端和另一个输出端分别接地。
 
湿度采集电路A8包括:单片机A1第四I/O口21通过第四电阻R4接电源端,单片机A1第四I/O口21还连接温湿度传感器U3的串行时钟输入端SCK;单片机A1第五I/O口22通过第三电阻R3接电源端,单片机A1第五I/O口22还连接温湿度传感器U3的串行数据输出端DATA。
 
参阅图2所示,开关柜柜内温度采集电路包括:第一温度传感器U2的第一数字信号输入/输出端DQ1通过第十电阻R10接电源端,第一温度传感器U2的供电电源输入端与电源端连接,第一温度传感器U2的电源地端接地;第一数字信号输入/输出端DQ1与单片机A1第六I/O口5连接。
 
参阅图3所示,开关柜柜外温度采集电路包括:第二温度传感器U4的第二数字信号输入/输出端DQ2通过第九电阻R9接电源端,第二温度传感器U4的供电电源输入端与电源端连接,第二温度传感器U4的电源地端接地;第二数字信号输入/输出端DQ2与单片机A1第七I/O口6连接。
 
温度和湿度是凝露发生的两个重要因素,通过采集开关柜的环境参数,包括柜外温度,柜内温度和柜内湿度,再经过以下策略控制电加热设备或风机排风散热设备的运行,抑制凝露的产生。根据所测量的环境参数制定如下控制策略:当柜内温度t1低于T1时启用电加热器;柜内温度t1高于T2则开启风机散热;介于两温度之间时需结合柜外温度t2、柜内温度t1、柜内湿度RH,并查询凝露曲线数据,进行防凝露控制,其控制逻辑如下:
 
(1)柜内温度低于T1,启动加热装置;
 
(2)柜内温度高于T2,启动散热装置;
 
(3)柜内温度t1为T1~T2时,则需测量柜外温度、柜内湿度:
 
①t1>t2、RH<rh启动散热装置;
 
②t1>t2、RH>rh不动作,单纯的通风降温有可能导致凝露发生;
 
③t1<t2、RH<rh不动作;
 
④t1<t2、RH>rh启动加热装置,预防局部凝露。
 
在一般情况下,当温度低于15℃时,开关柜内设备散热损失大,开关柜内温度低于结露点温度时,容易产生凝露,因此,T1设置为15℃;电气设备运行时周围环境温度的上限值不应超过40℃,否则容易导致设备局部高温,影响设备的稳定性、设备动作的可靠性以及计量的准确性,甚至直接损坏设备,因此,T2设置为40℃。
 
电气设备长期处于高湿度环境,不但结露的几率大大提高,而且金属电气材料的腐蚀速度也会加快,加上电气柜内的环境参数并不均匀,容易出现局部环境温度偏低或者湿度高造成的局部凝露问题,根据中国北方某地区一年湿度统计结果,相对湿度在60%以下的天数超过300天,因此,将rh设置为60%。
 
以下详细介绍本实用新型实施例中的智能温湿度控制器的电路原理。
 
单片机选用型号为AT89C51单片机。
 
XTAL1和XTAL2两脚为单片机的时钟输入引脚,在XTAL1和XTAL2端外接晶石英晶体作为定时原件,内部反向放大器自激振荡,产生时钟,C1和C3两个电容作为晶体振荡器的频率补偿。电容C1和C3的值选择为1μF。接入电容C1和C2有利于振荡器起振,对频率有微调作用。
 
RST脚为单片机复位信号的输入端,对于AT89C51单片机是高电平复位有效。当单片机复位后程序又重头执行。本实用新型中采用手动复位,通过连接一个按钮K1,使单片机进入复位状态,系统上电后,若需要复位都是通过手动复位实现。按下按钮K1后,通电瞬间电解电容C2通过电阻R5充电,RST端出现正脉冲,用以复位。
 
测温传感器选用DS18B20温度传感器,具有测温系统简单,测温进度高,连接方便,占用口线少等优点,其中DQ为数字信号输入/输出端;GND为电源地;VDD为外接供电电源输入端。
 
在柜内温度低于设定阈值时,连接加热器的端口P1.7下拉为低电平,此时输出电流,加热器导通,图1中采用电阻丝R13和发光二极管D3模拟加热器。



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