【正文】 ( 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 其端口控制的邏輯關系式為 廣西大學學士學位論文 基于 GPRS 的熱能控制裝置 7 0 0 0 0* ( * ) * ( * )P A n X n A B Y n A B?? （ 21） 其中 n＝ 1～ 4，可將以上布爾代數(shù)寫入 PAL16V8，如圖 2－ 3 所示。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 CPU2 的輸出 分析三種工作狀態(tài)： 一般情況下為 CPU1(1) CPU2(0),此時 00AB? ,輸出 AnP Xn? 。 如果 CPU1(F), CPU2(0)變成 CPU2(1),同時 00*1AB? ,此時 AnP Yn? 。 如果 CPU1(0), CPU2(0),同時 00AB? ,輸出 AnP Xn? 。 由以上分析可知無論在什么情況下 ,系統(tǒng)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，如果檢測出 CPU1 出現(xiàn)故障 ,則 CPU2(0)變成 CPU2(1),同時 00*1AB? 。 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系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。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)構的特點。 AD590 的主特性參數(shù)如下： 工作電壓： 4～ 30V 。 工作溫度： 55～ +150℃ 。 保存溫度： 65～ +175℃ 。 正向電壓： +44V 。 反向電壓： 20V 。 焊接溫度 (10 秒 )： 300％ 。 靈敏度： l181。A／ K AD590 工作原理 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，另一路與設廣西大學學士學位論文 基于 GPRS 的熱能控制裝置 8 定值相比較，比較出來的差值由開關 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。 用半導體溫度傳感器 AD590(IC4)配上相關電路，可構成 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／ ?C。例如傳感器測室內(nèi)溫度為 25?C時，其輸出電流為 298181。A，因 1?C 溫度對應的電流輸出為 l181。A，則 25?C 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 24 所示： 圖 24 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廣西大學學士學位論文 基于 GPRS 的熱能控制裝置 9 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 就得到兩個電壓的差值，溫度就會連續(xù)不斷的顯示出來。 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)恒溫箱的設定值和實際值之差為最小。 AD 590 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。 流量測量部分 基本原理 半導體薄片置于磁感應強度為 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 EH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。 磁感應強度 B 為零時的情況 圖 25 磁感應強度 B為零時的情況 廣西大學學士學位論文 基于 GPRS 的熱能控制裝置 10 磁感應強度 B 較大時的情況： 作用在半導體薄片上的磁場強度 B 越強，霍爾電勢也就越高?；魻?電勢HE 可用下式表示： HHE K IB? （ 22） 圖 26 磁感應強度 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)。其脈沖信號頻率的經(jīng)驗公式見式 23： 8. 1 3fq?? （ 23） 則水流量為： 38 .1fq ?? （ 24） 式中 f 脈沖信號頻率， Hz； q 水流量， L／ min 圖 2－ 7 轉(zhuǎn)換電路 T 1T 0Ut 圖 28 方波周期 進入 CPU 外中斷 廣西大學學士學位論文 基于 GPRS 的熱能控制裝置 11 10T T T?? (25) 1f T? (26) 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 26 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 29)。 圖 29 水流量傳感器 的結(jié)構 其中水流轉(zhuǎn)子組件主要由渦輪開關殼、磁性轉(zhuǎn)子、制動環(huán)組成。使用水流開關方式時，其性能優(yōu)于機械式壓差盤結(jié)構，且尺寸明顯縮小。當水流通過渦輪開關殼，推動磁性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，不同磁極靠近霍爾元件時霍爾元件導通，離開時霍爾元件斷開。由此，可測量出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。根據(jù)實測的水流量、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和輸出信號 (電壓 )的曲線，便可確定出熱水器的啟動水壓，以及啟動水壓相對應的啟動水流量與轉(zhuǎn)子的啟動轉(zhuǎn)速。由控制電路，便可實現(xiàn)當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于啟動轉(zhuǎn)速時熱泵啟動工作；在轉(zhuǎn)速小于啟動轉(zhuǎn)速時， 熱泵系統(tǒng) 停止工作。這樣熱 泵啟動水壓一般設定在 MPa，啟動水流量為 3～ 5 L／ min(需廣西大學學士學位論文 基于 GPRS 的熱能控制裝置 12 滿足熱泵標準對最高溫升的限制 )。另外，由于水在永磁材料磁場切割下，變成磁化水，水中的含氧量增加，使人洗浴后感覺清爽。制動環(huán)的作用是停水時，制止高速旋轉(zhuǎn)的磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，終止脈沖信號輸出。控制器接收不到脈沖信號，立即控制比例閥關閥，切斷熱源，防止干燒。 水流量傳感器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?；魻栐敵鱿鄳拿}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動作出現(xiàn)干燒等缺點