【正文】 Vout_LM35(T)=10mV/℃T℃ （31）特性：(1)在攝氏溫度下直接校準(zhǔn)(2)﹢℃的線(xiàn)性刻度系數(shù)(3)℃的精度（在25℃）(4)額定溫度范圍為﹣55℃至150℃(5)適合于遠(yuǎn)程應(yīng)用(6)工作電壓范圍寬，4V至30V(7)低功耗，小于60uA(8)在靜止空氣中，自然效應(yīng)低，℃的自熱(9)非線(xiàn)性?xún)H為177。目前，已有兩種型號(hào)的LM35可以提供使用。工作電壓4—30V，在上述電壓范圍以?xún)?nèi)，芯片從電源吸收的電流幾乎是不變的（約50uA），所以芯片自身幾乎沒(méi)有散熱的問(wèn)題。1/4℃的準(zhǔn)確率。LM35是一種得到廣泛使用的溫度傳感器，由于它采用內(nèi)部補(bǔ)償，所以輸出可以從0℃開(kāi)始。LM35系列傳感器生產(chǎn)制作時(shí)已經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，輸出電壓與攝氏溫度一一對(duì)應(yīng)，使用極為方便。[11]LM35是美國(guó)NS公司生產(chǎn)的精密集成電路溫度傳感器，其輸出的電壓線(xiàn)性地與攝氏溫度成正比。除上述外，在使用鉑電阻溫度傳感器時(shí)，還應(yīng)注意感溫元件之間（雙支結(jié)構(gòu)）和感溫元件與大地之間應(yīng)各有良好的絕緣，不然會(huì)直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，甚至?xí)绊懙絻x表的正常運(yùn)行。為了盡量避免誤差，常用以下措施來(lái)解決。鉑電阻傳感器有良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，典型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)位：在400℃時(shí)持續(xù)300小時(shí)，0℃℃。介紹了一種使用三次基本樣條曲線(xiàn)擬合，獲得溫度—電阻多項(xiàng)式函數(shù)T（r）的方法。由于鉑電阻的特性曲線(xiàn)是非線(xiàn)性的，標(biāo)準(zhǔn)的電阻與溫度關(guān)系是以分度表的形式給出的，同時(shí)用電阻—溫度多項(xiàng)式函數(shù)R（t）表示。廣泛的溫度測(cè)量范圍：由于鉑的特性穩(wěn)定，不會(huì)因高低溫而引起物理或化學(xué)的變化。該傳感器由精密級(jí)鉑熱電阻元件和經(jīng)特殊工藝處理的防護(hù)套組成，并用四芯屏蔽信號(hào)電纜線(xiàn)從敏感元件引出用于測(cè)量，通?？梢圆捎盟木€(xiàn)測(cè)量法測(cè)量，以減少導(dǎo)線(xiàn)電阻引起的測(cè)量誤差。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)中存在溫度梯度時(shí)，所測(cè)得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層中的平均溫度。溫度信號(hào)的采集在設(shè)計(jì)中是最重要的部分之一，其可以采用鉑電阻電橋組成的溫度檢測(cè)電路，也可以使用溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 溫度采集電路“溫度”是一個(gè)重要的熱學(xué)物理量，它不僅和我們的生活環(huán)境密切相關(guān)，在科研及生產(chǎn)過(guò)程中，溫度的變化對(duì)實(shí)驗(yàn)及生產(chǎn)的結(jié)果至關(guān)重要，所以溫度傳感器應(yīng)用廣泛。通常如果買(mǎi)的小按鈕有問(wèn)題，那就導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作了，用的時(shí)候要檢查清楚。它是由一個(gè)晶振和兩個(gè)瓷片電容組成，兩端與單片機(jī)的119引腳連接，晶振和瓷片電容是沒(méi)有正負(fù)的，注意兩個(gè)瓷片電容相連的那一端一定要接地。圖33為單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖，在這里簡(jiǎn)單介紹一些核心器件。那到底什么是最小系統(tǒng)，怎樣的設(shè)計(jì)才稱(chēng)得上“最小”呢？其實(shí)單片機(jī)最小系統(tǒng)也稱(chēng)為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。 圖32 兩種單片機(jī)I/O口對(duì)比圖從上圖可以明顯看出兩種單片機(jī)I/O口分布的區(qū)別，從而也決定了它們功能的區(qū)別。針對(duì)本次設(shè)計(jì)內(nèi)容，兩個(gè)單片機(jī)基本都能實(shí)現(xiàn)控制功能，鑒于對(duì)51單片機(jī)的熟悉，所以選擇STC89C58型號(hào)的單片機(jī)作為本次設(shè)計(jì)的控制芯片。[10] PIC系列單片機(jī)的功能強(qiáng)大，但是軟件編程相對(duì)于51系列單片機(jī)比較難。STC89C58單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速和低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可任意選擇，最新的D版本內(nèi)部集成MAX810專(zhuān)用復(fù)位電路。 單片機(jī)現(xiàn)階段的發(fā)展方向是以8位為主32位為輔，目標(biāo)是高性能、高可靠性、低電壓、低功耗、低噪聲和低成本。（8）睡眠和低功耗模式。目前，PIC采用熔絲深埋工藝，恢復(fù)熔絲的可能性極小。（6）徹底的保密性。（5）其引腳具有防瞬態(tài)能力。OTP單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是一個(gè)重要的指標(biāo)，像普通的51單片機(jī)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)大都采用高檔型號(hào)仿真低檔型號(hào)，其實(shí)時(shí)性不盡理想。采用PIC的低價(jià)OTP型芯片，可使單片機(jī)在其應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)完成后立刻使該產(chǎn)品上市。PIC系列8位CMOS單片機(jī)具有獨(dú)特的RISC結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線(xiàn)和指令總線(xiàn)分離的哈佛總線(xiàn)（Harvard）結(jié)構(gòu)，使指令具有單字長(zhǎng)的特性，且允許指令碼的位數(shù)可以多于8位的數(shù)據(jù)位數(shù)，這與傳統(tǒng)的采用CISC結(jié)構(gòu)的8位單片機(jī)相比，可以達(dá)到2:1的代碼壓縮，速度提高4倍。其中，PIC12C508單片機(jī)僅有8個(gè)引腳，是世界上最小的單片機(jī)。比如，一個(gè)摩托車(chē)的點(diǎn)火器需要一個(gè)I/O較少、RAM及程序存儲(chǔ)空間不大、可靠性較高的小型單片機(jī)，投資大不說(shuō)，使用起來(lái)也不方便。PIC系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)：（1）PIC單片機(jī)最大的特點(diǎn)是不搞單純的功能堆積，而是從實(shí)際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價(jià)格比，靠發(fā)展多種型號(hào)來(lái)滿(mǎn)足不同層次的應(yīng)用要求。，易于使用，擴(kuò)展能力強(qiáng)、安裝、調(diào)試方便，維護(hù)工作量小，重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 考慮到單片機(jī)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)適用，且明顯優(yōu)越于繼電接觸器式的控制方式，該裝置主要就采用單片機(jī)的控制方式。，應(yīng)用靈活由于產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴(kuò)展方便，用戶(hù)可根據(jù)自己的需要靈活選用，以滿(mǎn)足系統(tǒng)大小不同及功能繁簡(jiǎn)各異的控制要求。而在單片機(jī)系統(tǒng)中，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作是由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成的，加上單片機(jī)系統(tǒng)充分考慮了工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境電磁、粉塵、溫度等各種干擾因素。[9]單片機(jī)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性往往是用戶(hù)選擇控制裝置的首要條件。這樣，設(shè)備從工廠(chǎng)里生產(chǎn)出來(lái)功能基本上是固定的，若要改變就必須改變控制器內(nèi)部的硬件接線(xiàn)，使用起來(lái)不靈活，也很麻煩。今年來(lái)，PLC與單片機(jī)不斷更新發(fā)展，功能日益強(qiáng)大，已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備。用單片機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，具有可靠性高，更改作用功能靈活等優(yōu)點(diǎn)。 單片機(jī)的選擇在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，使用單片機(jī)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，也設(shè)計(jì)了由硬件接線(xiàn)邏輯向存儲(chǔ)邏輯轉(zhuǎn)變的概念。 硬件總體設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)變壓器冷卻裝置的設(shè)計(jì)原理以及控制過(guò)程的分析，設(shè)計(jì)出如圖31所示的變壓器冷卻裝置的硬件結(jié)構(gòu)框圖。使用通訊實(shí)現(xiàn)變壓器冷卻控制裝置與遠(yuǎn)程控制室之間的數(shù)據(jù)通信。5℃。溫度測(cè)量范圍為0—100℃，溫度采集精度為177?？刂齐娐房刂?臺(tái)設(shè)備的通斷，這7臺(tái)設(shè)備是1臺(tái)變壓器油泵、4臺(tái)冷卻風(fēng)扇、1臺(tái)備用風(fēng)扇和1臺(tái)斷路器。變壓器配備冷卻風(fēng)扇4組。在第3章硬件電路的介紹中，會(huì)結(jié)合該裝置工作的結(jié)構(gòu)框圖進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。單片機(jī)將系統(tǒng)的工作參數(shù)設(shè)置保存在存儲(chǔ)器中，在工作時(shí)可以隨時(shí)調(diào)用，而且可以長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)。單片機(jī)通過(guò)讀取當(dāng)前的狀態(tài)信息（人工控制或自動(dòng)控制）以及相應(yīng)的溫度控制參數(shù)設(shè)置和存儲(chǔ)的基本數(shù)據(jù)等信息，與經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置處理后的變壓器溫度信息進(jìn)行相應(yīng)的控制運(yùn)算，輸出控制結(jié)果，并通過(guò)輸出控制回路給相應(yīng)的輸出設(shè)備，即溫度顯示設(shè)備、聲音報(bào)警設(shè)備等等。介紹完了冷卻裝置的組成部分，接下來(lái)就是如何把它們總體的“組合”在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的冷卻。（5）通訊電路：將單片機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)傳送給遠(yuǎn)程傳輸芯片，再通過(guò)該芯片實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的通訊。（3）顯示電路：通過(guò)LCD屏幕顯示變壓器溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。為了保護(hù)風(fēng)扇和潛油泵的正常工作還加入了保護(hù)電路，就是對(duì)風(fēng)扇的電流和油流繼電器的狀態(tài)進(jìn)行采集。（1）數(shù)據(jù)采集電路：數(shù)據(jù)采集主要應(yīng)用在溫度采集電路與保護(hù)電路這兩部分。[8] 變壓器冷卻裝置設(shè)計(jì)原理基于第1章提出的冷卻裝置應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能設(shè)計(jì)，裝置主要由數(shù)據(jù)采集電路、主控芯片、顯示電路、鍵盤(pán)電路、通訊電路以及外圍電路等六部分組成。（6）有變壓器風(fēng)扇和油泵的的保護(hù)裝置。（4）當(dāng)冷卻器全停時(shí)，變壓器各側(cè)斷路器經(jīng)延時(shí)跳閘。（2）當(dāng)運(yùn)行中的變壓器頂層油溫或變壓器負(fù)荷達(dá)到規(guī)定值時(shí)，能使輔助冷卻器自動(dòng)投入。（6）強(qiáng)油循環(huán)冷卻的變壓器，應(yīng)按溫度和(或)負(fù)載控制冷卻器的投切。（4） 強(qiáng)油循環(huán)變壓器，當(dāng)切除故障冷卻器時(shí)應(yīng)發(fā)出音響或燈光信號(hào)，并自動(dòng)(水冷的可手動(dòng))投入備用冷卻器。（2）按制造廠(chǎng)的規(guī)定安裝全部冷卻裝置。當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度較低時(shí)，頂層油溫也相應(yīng)降低。采用A級(jí)絕緣的變壓器，當(dāng)最高周?chē)諝鉁囟葹椋?0℃時(shí)，上層油的允許溫升規(guī)定為55℃（繞組的允許溫升規(guī)定為65℃）。這是因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部的散熱能力不與周?chē)諝鉁囟鹊淖兓烧?，變壓器?nèi)部本地的散熱能力不能相應(yīng)地提高的緣故。當(dāng)周?chē)諝鉁囟瘸^(guò)了允許值后，就不允許變壓器滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，因?yàn)檫@時(shí)散熱困難，會(huì)使變壓器繞組過(guò)熱。因此，需要對(duì)變壓器的額定負(fù)荷時(shí)各部分的溫升作出規(guī)定，這就是變壓器的允許溫升。由于變壓器內(nèi)部熱量的傳播不均勻，故變壓器各部位的溫度差別很大，這對(duì)變壓器的絕緣強(qiáng)度有很大影響。當(dāng)變壓器絕緣的工作溫度超過(guò)允許值后，每升高8℃，其使用期限便減少一半，這就是8℃規(guī)則。而在正常情況下，為保護(hù)絕緣油不致過(guò)度氧化，上層油溫以不超過(guò)85℃為宜。采用A極絕緣的變壓器，在正常運(yùn)行中，當(dāng)最高周?chē)諝鉁囟仍冢?0℃時(shí)，變壓器繞組的極限工作溫度為105℃。在變壓器運(yùn)行時(shí)的熱量傳播過(guò)程中，各部分的溫度差別很大，繞組的溫度最高，其次是鐵心的溫度，絕緣油的溫度低于繞組和鐵心的溫度，而且上部油溫還高于下部油溫。因此，變壓器正常運(yùn)行時(shí)，不允許超過(guò)絕緣的允許溫度。當(dāng)絕緣老化到一定程度時(shí)，由于在運(yùn)行中受到振動(dòng)便會(huì)使絕緣層破壞。若變壓器的溫度長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)允許值，則變壓器的絕緣容易損壞。變壓器的溫度與周?chē)橘|(zhì)的溫度的差別愈大，向外散熱愈快。 變壓器運(yùn)行允許溫度 變壓器在運(yùn)行中要產(chǎn)生銅損和鐵損，這兩部分損耗最后全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使變壓器的鐵心和繞組發(fā)熱，變壓器的溫度升高。[6] 冷卻裝置應(yīng)滿(mǎn)足的要求在變壓器冷卻裝置的設(shè)計(jì)中參考了電力變壓器運(yùn)行規(guī)程（DL/T 57295）中關(guān)于強(qiáng)迫油循環(huán)電力變壓器冷卻裝置及運(yùn)行條件的規(guī)定，也是冷卻裝置應(yīng)該滿(mǎn)足的要求。 主控制箱：它是變壓器冷卻裝置的控制中樞，裝有主接觸、繼電開(kāi)關(guān)和繼電器等。經(jīng)過(guò)冷卻器管簇的變壓器油的一部分流經(jīng)凈油器時(shí)與吸附劑接觸，使油中所帶的水分、游離酸和過(guò)氧化合物皆被吸收，變壓器油得到凈化。 油流繼電器：它主要是用來(lái)監(jiān)測(cè)冷卻裝置中的潛油泵是否反轉(zhuǎn)、閥門(mén)是否打開(kāi)和油流速度是否正常的保護(hù)裝置。 潛油泵：它的作用和水泵的作用有異曲同工之妙，用來(lái)將油上送入鐵芯中或繞組間的油道中，使其中的熱量直接由具有一定流速的冷油帶走，而變壓器上層的熱油也是用它抽出，經(jīng)冷卻后送入變壓器油箱的底部，強(qiáng)迫變壓器油進(jìn)行油循環(huán)冷卻。強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)風(fēng)冷卻器）與油自然循環(huán)風(fēng)冷卻裝置的主要區(qū)別是采用潛油泵強(qiáng)迫油進(jìn)行循環(huán)，這樣油流速度加快，冷卻效率自然提高。變壓器的風(fēng)冷卻裝置包括兩部分：內(nèi)部冷卻系統(tǒng)，它保證繞組、鐵芯的熱散入油中；外部冷卻系統(tǒng)，它保證油的熱散入周?chē)橘|(zhì)中。 冷卻裝置的組成部件和作用目前我國(guó)大型電力變壓器的冷卻裝置配置情況是：根據(jù)變壓器容量的大小，配置數(shù)組風(fēng)冷油循環(huán)冷卻裝置，每組風(fēng)機(jī)油循環(huán)冷卻裝置由1臺(tái)潛油泵和1臺(tái)風(fēng)扇組成。 第2章 變壓器冷卻控制裝置原理冷卻裝置是變壓器的重要組成部分，它的工作保證了變壓器各部分的溫度保持在規(guī)定值以?xún)?nèi)。對(duì)風(fēng)扇工作的溫度限值可以隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行修改，而顯示就是讓溫度隨時(shí)反應(yīng)在LCD顯示屏上，以便工作人員的監(jiān)測(cè)與調(diào)控。通訊做為現(xiàn)場(chǎng)與值班室工作人員聯(lián)系的“橋梁”，可以把變壓器的溫度信息準(zhǔn)確及時(shí)的傳送到，有效的減小了人力的投入。[5] 本次設(shè)計(jì)主要完成內(nèi)容本次設(shè)計(jì)選擇單片機(jī)作為控制器件，溫度傳感器對(duì)變壓器溫度進(jìn)行檢測(cè)，然后經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理后發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)程序中的判斷語(yǔ)句判斷需要投入冷卻的風(fēng)扇數(shù)。[4] 繼電式電力變壓器冷卻裝置的缺陷 目前國(guó)內(nèi)的大型電力變壓器冷卻裝置大部分仍沿襲傳統(tǒng)的繼電式控制模式，這種裝置存在的主要弊端是：（1）冷卻裝置控制回路存在一定的設(shè)計(jì)缺陷；（2）因溫度硬觸點(diǎn)控制引起冷卻裝置組頻繁啟動(dòng)和停止；（3）熱繼電器對(duì)冷卻裝置組的保護(hù)功能不全；（4）冷卻裝置組設(shè)定為運(yùn)行、輔助、備用、停止四種固定狀態(tài)，不能隨時(shí)在線(xiàn)調(diào)整；（5）繼電式開(kāi)關(guān)故障率高；（6）無(wú)法與調(diào)度自動(dòng)化通訊，或者雖然可以傳送信息，但是由于傳輸誤差很大而使得傳輸信息變得沒(méi)有意義；為了克服現(xiàn)有變壓器冷卻裝置的上述缺陷，本文特提出用單片機(jī)做控制器而設(shè)計(jì)的冷卻裝置。目前，國(guó)內(nèi)運(yùn)行的風(fēng)冷控制裝置仍以傳統(tǒng)的繼電式控制裝置占絕大多數(shù)，類(lèi)似河南公司的冷卻裝置仍在研發(fā)階段，投入正常使用的基本沒(méi)有。1998年河南一家公司開(kāi)發(fā)研制了利用集成電路和晶閘管構(gòu)成的變壓器冷卻裝置，它將數(shù)字集成電路作為控制部件代替常規(guī)的繼電器邏輯控制回路，用晶閘管代替了交流接觸器，溫度控制仍采用常規(guī)模擬溫控器，完成冷卻機(jī)組的邏輯控制和保護(hù)。這種傳統(tǒng)的繼電式控制裝置的突出優(yōu)點(diǎn)在于控制裝置造價(jià)低廉。[3] 現(xiàn)有的電力變壓器冷卻裝置 目前，國(guó)內(nèi)變壓器主力廠(chǎng)沈陽(yáng)、保定、西安及合資廠(chǎng)ABB、西門(mén)子等，其變壓器出廠(chǎng)時(shí)配置的強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻控制裝置的工作原理、邏輯回路、主要元器件的選配大致類(lèi)似，差異很小。就看轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)如何動(dòng)作，相應(yīng)的接觸器線(xiàn)圈得電與失電控制潛油泵和風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）輔助散熱器的投入與停止也與上面相同，將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到“輔助”擋，散熱器的投入與停止就是由變壓器的負(fù)荷和溫度變化來(lái)自動(dòng)控制。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處于“工作”擋，繼電器線(xiàn)圈通電合閘，潛油泵和風(fēng)扇開(kāi)始動(dòng)作。其中一套為備用電源，防止另一套故障影響整個(gè)裝置的運(yùn)行。傳統(tǒng)的變壓器冷卻裝置多由繼電開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，此處拿自動(dòng)控制強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷裝置來(lái)舉例子。小容量變壓器一般采用自然風(fēng)冷卻方式，變電所的大容量變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。因此，80年代初，用風(fēng)冷卻方式代替水冷卻方式的改造在不少變壓器上得以實(shí)施，這一改造收到了安全可靠、維護(hù)工作量小的效果。經(jīng)過(guò)制造部門(mén)和運(yùn)行部門(mén)共同努力，這些問(wèn)題逐一得到解決，運(yùn)行也逐步穩(wěn)定。我國(guó)早期生產(chǎn)的水冷卻器和風(fēng)冷卻器是60年代末至90年代初較為