基于無(wú)線通信的高壓設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-20 15:32 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和非硅系太陽(yáng)能電池，而硅系太陽(yáng)能電池是目前發(fā)展最成熟的, 在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。在硅系太陽(yáng)能電池中又分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池三種。太陽(yáng)能電池實(shí)際上是一個(gè)大面積的平面二極管，在光線的照射下便可產(chǎn)生直流電?？紤]到太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，太陽(yáng)能電池的實(shí)際的等效電路如圖6所示。IL為光生電流，并聯(lián)電阻RP為電池邊緣漏電或耗盡區(qū)內(nèi)的復(fù)合電流引起的，串聯(lián)電阻RS主要包括正面金屬電極與半導(dǎo)體材料的接觸電阻、半導(dǎo)體材料的體電阻和電極電阻[9]。圖6 太陽(yáng)能電池的等效線路圖 Equivalent circuit of the solar cell由圖6的等效電路圖可得相應(yīng)的太陽(yáng)能電池的伏安特性計(jì)算公式： (8)式中：q為單位電荷(10–19k(SA))；K為玻耳茲曼常數(shù)(10–23J/K)；T是絕對(duì)溫度(K)；n為二極管指數(shù)，取1~2。圖7為在光照和無(wú)光照下的硅太陽(yáng)能電池的輸出特性曲線。從中可以看到在有光照下，電池有一個(gè)最大的輸出功率PMAX，對(duì)應(yīng)于此功率時(shí)的電壓UMP和IMP，太陽(yáng)能電池的短路電流ISC和開(kāi)路電壓UOC，這些都是太陽(yáng)能電池的重要參數(shù)。圖7 硅太陽(yáng)能電池輸出特性曲線 Output performance curve of the silicon solar cell本文選用了一種目前最為成熟且應(yīng)用最廣的是單晶硅太陽(yáng)能電池。其主要參數(shù)如下：開(kāi)路電壓（Voc）， V177。3%短路電流（Isc），100 mA；最佳工作電壓（Vm），5V177。3%；最佳工作電流（Im），100 mA177。5%；最大功率（Ppm）， W177。5%；轉(zhuǎn)換效率（EFF），%177。2%。 V，因此太陽(yáng)能電池的輸出電壓經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓模塊后直接作為系統(tǒng)的工作電源。 mA，加上單片機(jī)系統(tǒng)等，整個(gè)線路消耗的電流在接收或發(fā)送狀態(tài)下最大為41 mA（實(shí)測(cè)），故所選的太陽(yáng)能電池完全能滿足要求。由于處于高壓側(cè)的太陽(yáng)能電池的光源是受處于低壓側(cè)的作為主控單片機(jī)系統(tǒng)控制，因此可以在需要時(shí)接通向太陽(yáng)能電池提供能源的聚光燈，并通過(guò)監(jiān)測(cè)聚光燈的電流是否正常來(lái)判斷高壓側(cè)的太陽(yáng)能電池是否能獲得足夠的光源，如有故障立即報(bào)警。當(dāng)不需要時(shí)可以暫時(shí)切斷聚光燈的光源。這樣將大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。6 溫度傳感電路設(shè)計(jì)由于高壓側(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換與發(fā)射電路及其電源均處高電位，單片機(jī)及測(cè)溫系統(tǒng)所用的電源與低壓系統(tǒng)無(wú)關(guān)，故溫度傳感器可經(jīng)過(guò)一般的絕緣措施與處于高電壓的帶電體相連。與眾不同的是，考慮到高壓設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、精度、安裝、尺寸、成本的要求，經(jīng)大量研究與長(zhǎng)期成功應(yīng)用的結(jié)果，本溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用NTC熱敏電阻DHT0A104F作為溫度信號(hào)提取的傳感元件。該傳感元件的一致性與互換性都非常好，測(cè)溫范圍為40℃～300℃，可選精度有1%，2%，3%等，其特性(從0℃～300℃)如圖8所示。從中可見(jiàn)其非線性是很嚴(yán)重的，但是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的變換后，可以大大改善。如圖9所示，在熱敏電阻下串一電阻R1，可以改變輸出特性。從圖9可以看到，增大R1使得特性左移。R值的選取可以根據(jù)測(cè)溫范圍確定。當(dāng)選取R1＝10 kΩ時(shí)，在10℃～170℃間都有很好的測(cè)溫精度。Vout直接送至單片機(jī)的AD口進(jìn)行AD采樣。為了防止干擾，可以用軟件濾波，如若干次后平均，或采若干次后從小到大排列，取其中間的若干個(gè)數(shù)平均。第2種方法有較好的抗干擾能力，但編程稍復(fù)雜點(diǎn)。圖8 DHT0A104F特性 Characteristic diagram of DHT0A104F圖9 經(jīng)過(guò)變換后的熱敏電阻輸出特性 Output performance curve of the transformed NTCAD轉(zhuǎn)換的精度除了與AD轉(zhuǎn)換器有關(guān)外，還與所用的參考電壓的穩(wěn)定性有關(guān)。本文選用的是PIC16F877A的內(nèi)部10bAD轉(zhuǎn)換器，它的AD結(jié)果AD與輸入電壓Vo、參考電壓Vref的關(guān)系為：AD=Vo1 023/Vref顯然從上式看，要得到精確的AD結(jié)果，參考電壓Vref必須精確、穩(wěn)定。但是，實(shí)際上一般設(shè)計(jì)的電源Vcc并不十分精確穩(wěn)定，通常設(shè)計(jì)人員不得不用一精密電壓基準(zhǔn)源作為AD轉(zhuǎn)換的參考電壓Vref，以期望AD結(jié)果精確、穩(wěn)定而不受電源電壓波動(dòng)而波動(dòng)。本設(shè)計(jì)提出將電源電壓Vcc直接作為參考電壓Vref就能保證AD結(jié)果穩(wěn)定而不隨電源電壓Vcc的波動(dòng)而變化的方案，可證明如下：如圖9右邊所示的電路，可得：Vo=VccR1/(Rt+R1)式中：Rt為熱敏電阻在被測(cè)溫度下的電阻值。由于Vcc=Vref，AD=Vo1 023/Vref=VccR1/(Rt+R1)1 023/Vref=R1/(Rt+R1)1 023即選用Vcc作為Vref時(shí)，AD的結(jié)果與電源電壓無(wú)關(guān)。因此，本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了傳感轉(zhuǎn)換電路，降低了成本，提高運(yùn)行可靠性。7 單片機(jī)與nRF905相關(guān)接線nRF905是挪威Nordic 公司推出的單片射頻收發(fā)器芯片，～3. 6 V ，工作于433/ 868/ 915 MHz 3 個(gè)ISM頻道。nRF905 可以自動(dòng)完成處理字頭和CRC校驗(yàn)的工作，可由片內(nèi)硬件自動(dòng)完成曼徹斯特編碼/ 解碼，同時(shí)具有功耗低、發(fā)射功率大、接收靈敏度高、通信距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的性價(jià)比。 V直流電壓， V供電的Microchip公司的PIC16F886，它是28腳封裝的，具
規(guī)章制度相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1