【正文】 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 M a y 2 00 7 S he e t o f F i l e : F : \ 海濤 \ c pu 1 .D D B D r a w n B y:AGND28X18X27R E S E T4P D 2 ( I N T 0 )11P D 3 ( I N T 1 )12P D 4 ( O C 1 B )13P D 5 ( O C 1 A )14P B 0 ( T 0 )40P B 1 ( T 1 )41P B 2 ( A I N 0 )42P B 3 ( A I N 1 )43P B 4 ( S S )44P B 5 ( M O S I )1P B 6 ( M I S O )2P B 7 ( S C K )3( A D C 0 ) P A 037( A D C 1 ) P A 136( A D C 2 ) P A 235( A D C 3 ) P A 334( A D C 4 ) P A 433( A D C 5 ) P A 532( A D C 6 ) P A 631( A D C 7 ) P A 730P C 019P C 120P C 221P C 322P C 423P C 524( T O S C 1) P C 625( T O S C 2) P C 726P D 7 ( T O S C 2 )16P D 6 ( I C P )15A V C C27A R E F29P D 1 ( T X D )10P D 0 ( R X D )9GND39VCC38GND6GND18VCC5VCC17C P U 1M A S T E RV C CAGND28X18X27R E S E T4P D 2 ( I N T 0 )11P D 3 ( I N T 1 )12P D 4 ( O C 1 B )13P D 5 ( O C 1 A )14P B 0 ( T 0 )40P B 1 ( T 1 )41P B 2 ( A I N 0 )42P B 3 ( A I N 1 )43P B 4 ( S S )44P B 5 ( M O S I )1P B 6 ( M I S O )2P B 7 ( S C K )3( A D C 0 ) P A 037( A D C 1 ) P A 136( A D C 2 ) P A 235( A D C 3 ) P A 334( A D C 4 ) P A 433( A D C 5 ) P A 532( A D C 6 ) P A 631( A D C 7 ) P A 730P C 019P C 120P C 221P C 322P C 423P C 524( T O S C 1) P C 625( T O S C 2) P C 726P D 7 ( T O S C 2 )16P D 6 ( I C P )15A V C C27A R E F29P D 1 ( T X D )10P D 0 ( R X D )9GND39VCC38GND6GND18VCC5VCC17C P U 2S L A V EV C CPA1PA0PA2X3X2X1X0PA3B0A0Y0Y1Y2Y3CLK/I 01I 12I 23I 34I 45I 56I 67I 78I 89GND10OE/I 911I/O 012I/O 113I/O 214I/O 315I/O 416I/O 517I/O 618I/O 719VCC20U5P A L 1 6 V 8V C CX3X2X1X0 Y0 Y1 Y2 Y3B0A0 圖 23 雙 CPU 冗余電路原理圖 對雙 CPU 電路進行分析： 定義 ： CPU(1)為主 CPU CPU(0)為輔助 CPU CPU(F)為 CPU 的失控狀態(tài) Xn 為 CPU1 的輸出 , Yn 為 CPU1 的輸出 8 分析三種工作狀態(tài) : 一般情況下為 CPU1(1) CPU2(0),此時 0A = 0B ,輸出 PAn =Xn 如果 CPU1(F), CPU2(0)變成 CPU2(1),同時 00*AB=1,此時 PAn =Yn 如果 CPU1(0), CPU2(0),同時 0A = 0B ,輸出 PAn =Xn 由以上分析可知 無論在什么情況下 ,都能正常工作。 CPU2 不斷檢測 CPU1 是否有中斷發(fā)生，以此判斷 CPU1 是否正常工作，如果沒有 CPU2(0)變成 CPU2(1),同時 00*AB=1。 溫度測量部分 溫度傳感器 AD590 簡介 AD590 是 AD 公司利用 PN 結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。它不易受接觸電阻、引線電阻、電壓噪聲等的干擾。這種器件在被測溫度一定時，相當于一個恒流源。該器件具有良好的線性和互換性，測量精度高，并具有消除電 源波動的特性。即使電源在 5～ 15V之間變化，其電流只是在 l181。A 以下作微小變化， 同時也適用于本文所要求的模塊化、分體式結(jié)構(gòu)的特點。 AD590 的主特性參數(shù)如下： 工作電壓： 4～ 30V 工作溫度：一 55～ +150℃ 保存溫度：一 65～ +175℃ 正向電壓： +44V 反向電壓：一 20V 焊接溫度 (10 秒 )： 300％ 靈敏度： l181。A／ K AD590 工作原理 及其測溫電路 其工作原理為：以 AD590 為一橋臂的測溫電橋采取到的溫度信號，經(jīng)差動放大并進行緩 沖隔離后一路送至數(shù)顯表進行數(shù)字化溫度顯示，另一 路與設(shè)定值相比較， 比較出來的差值由開關(guān) K 控制可選擇送入兩路調(diào)節(jié)控制器。其中一路由比較放大器和繼電器組成，以此為調(diào)節(jié)控制器可使該裝置形成一個無需與計算機相連的獨立的測控溫設(shè)備；另一路由 PID 調(diào)節(jié)器 (由 A／ D、 D／ A 與裝有 PID調(diào)節(jié)軟件的計算機構(gòu)成 )和可控硅組成， 從調(diào)節(jié)控制器出來的信號通過控溫執(zhí)行元件實現(xiàn)溫度控制。 用半導(dǎo)體溫度傳感器 AD590(IC4)配上相關(guān)電路，可構(gòu)成 0～ 100?C 溫度檢測器。此時傳感器AD590 的輸出電流與絕對溫度成正比，在溫度 55～ 150?C 時 ，其電流靈敏度為 1181。A／絕對溫度 1 度。例 如傳感器測室內(nèi)溫度為 25?C 時，其輸出電流為 298181。A(絕對溫度 =273+25=298K，因 1K 的電流輸出為 l181。A，則 298K 時傳感器輸出為 298181。A)。該 0～ 100?C 溫度監(jiān)測器電路原理如 圖 25 所示： 9 Z D 13VI C 17 41V R 14 70V R 2 1KI C 37 41+ 12 VR8 1KR61KR7 1KR18 20R44 70R5 1KR21KR3 4 .7 K 12 V+I C 4A D 5 90外殼VsVr2346723 46723467I C 27 41R91 00至 C P UVt 圖 25 溫度監(jiān)測器電路原理圖 IC1 與 IC3 是電壓跟隨器，起緩沖作用，防止負載對信源的影響，如傳感器輸出電流為 298181。A，適當調(diào)整傳感器的電位器 VR1，使 ICl 第⑤腳輸入電壓為 298mV，則 IC1 第⑥腳輸出也為 298mV，適當調(diào)整 VR2 可使 IC3 的第③腳輸入為 273mV，因而 IC3 的第⑥腳輸出 也為 273mV。 IC2 及其外圍電路組成減法器，其第⑥腳輸出電壓為 ICl 輸出電壓與 IC3 輸出電壓之差，即 Vt=298— 273=25mV，將 Vt 電壓信號送入顯示電路，就會在液晶顯示屏或萬用表上顯示攝氏溫度的數(shù)值 (本例中輸出25mV，在顯示電路上將顯示 25?C)。本電路的校準步驟如下：首先將傳感器放入冰中 (0?C)，并調(diào)整VR2，使電路輸出為 0mV(用萬用表測試 )。然后將傳感器浸入沸水 (100?C)中，調(diào)整 VR2 使萬用表讀數(shù)為 100mV，校準即可結(jié)束。只要有溫度變化，傳感器輸出電壓就發(fā)生改變， IC2 就立刻得到兩個電壓的差值，溫度就會連續(xù)不斷的顯示出來 [3]。 最后溫度測控裝置的調(diào)節(jié)控制器中的一路采用了 PID 調(diào)節(jié)器 (比例積分微分調(diào)節(jié)器 )，它能根據(jù)溫度設(shè)定值與實際值之差的比例值、積分值、微分值來確定控制量的大小。溫度測控裝置主要采用的是輸出反饋型控制，從這一原理出發(fā)就可以實現(xiàn)恒溫箱的設(shè)定值和實際值之差為最小。 AD590 在熱泵供水系統(tǒng)中的運用 在供熱過程中，流量采集儀表測量出熱水的流量、溫度、壓力，并將測得的物理量通過 AD590轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)由 RS232 標準串口傳輸給 IC 卡計費監(jiān)控裝置，監(jiān)控裝置計算當前用戶熱能 費率，進行實時累加，并從 IC 卡中扣除費用。 通過溫度傳感器我們可以任意控制水的加熱溫度，以滿足使用者的不同需求，同時也為節(jié)能提供了根據(jù)。在使用者的終端界面，使用者可以根據(jù)需要選定溫度，然后終端控制系統(tǒng)將選定的溫度數(shù)據(jù)通過無線傳輸發(fā)送到加熱控制系統(tǒng)，將自來水快速的加熱到 所需溫度，以滿足使用者的需要。 我們可以將溫度傳感器安裝在距離電機較遠的地方，以減少電 磁 干擾，從而使溫度傳感器的準確度更高。 流量 測量與控制部分 基本原理 10 半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強度為 B 的磁場中，磁場方向垂直于薄片，當有電流 I 流過薄片時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢 HE ，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。： 磁感應(yīng)強度 B 為零時的情況 圖 26 磁感應(yīng)強度 B為零時的情況 磁感應(yīng)強度 B 較大時的情況： 作用在半導(dǎo)體薄片上的磁場強度 B 越強，霍爾電勢也就越高?；魻栯妱?HE 可用下式表示： HHE K IB? 圖 27 磁感應(yīng)強度 B較大時的情況 水流量傳感器是利用霍爾元件的霍爾效應(yīng)來測量磁性物理量。在霍爾元件的正極串入負載電阻，同時通上 5 V 的直流電壓并使電流方向與磁場方向正交。當水通過渦輪開關(guān)殼推動磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生不同磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生高低脈沖電平。由于霍爾元件的輸出脈沖信號頻率與磁性轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速又與水流量成正比，根據(jù)水流量的大小啟動熱泵系統(tǒng) [4]。其脈沖信號頻率的經(jīng)驗公式見式 21: 8 .1 3fq?? 式 21 則水流量為： 38 .1fq ?? 式 22 式中 f 脈沖信號頻率， Hz q 水流量， L／ min 11 進入 C P U 外中斷 圖 27 轉(zhuǎn)換 電路 T 1TT 0 圖 28 方波周期 10T T T?? 式 23 1f T? 式 24 流量輸出的脈沖頻率為鋸齒波，經(jīng)過如圖 2－ 7 轉(zhuǎn)換電路后轉(zhuǎn)化為方波可以被 CPU 直接讀取，同時開始計數(shù)。 如圖 28 所示，在下降沿脈沖觸發(fā)開始計數(shù)至下一個下降沿脈沖觸發(fā)為一個周期，則頻率如式24 計算可得，這個頻率可以直接被 CPU 讀取。 由水流量傳感器的反饋信號通過控制器判斷水流量的值。根據(jù)熱泵系統(tǒng)機型的不同，選 擇最佳的啟動流量，可實現(xiàn)超低壓 (0． 02 MPa 以下 )啟動。 工作原理 水流量傳感器主要由銅閥體、水流轉(zhuǎn)子組件、穩(wěn)流組件和霍爾元件組成 (見圖 25)。它裝在熱水器的出水端用于測量出水流量。當水流過轉(zhuǎn)子組件時，磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，并且轉(zhuǎn)速隨著流量成線性變化。霍爾元件輸出相應(yīng)的脈沖信號反饋給控制器，由控制器判斷水流量的大小，調(diào)節(jié)控制比例閥的電流，從而通過比例閥控制熱水量，避免熱泵系統(tǒng)在使用過程中出現(xiàn)夏暖冬涼的現(xiàn)象。水流量傳感器從根本上解決了壓差式水氣聯(lián)動閥啟動水壓高以及翻板式水閥易誤