【正文】 層、多孔式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是能適應(yīng)惡劣的環(huán)境，即使傳感器表面沾上污垢、灰塵和油漬，也不影響測量。當(dāng) UCC=+5V,電源電流僅為 200uA,工作溫度范圍是40～+85℃HIH3610采用多層結(jié)構(gòu)，第一層和第三層是經(jīng)過加熱成型的熱聚合物，第二層為多孔鉑層，第四層為鉑層，最下面是硅襯底。它能在高溫，有化學(xué)液體或氣體的環(huán)境下正常工作。2. 高精度，在 RH=0～100％、+25℃、UCC=+5V 的條件下，測量精度可達(dá)177。特點如下：1. 它屬于線性電壓型輸出式集成濕度傳感器，內(nèi)部包含濕敏電容和濕度信號調(diào)理器，能以最簡單方式構(gòu)成相對濕度測試儀。本次設(shè)計選用 HIH3610濕度傳感器。當(dāng)氣體中含有水分時，出現(xiàn)的氟硫化合物會與水反應(yīng)生成腐蝕性很強的氫氟酸、硫酸和其他毒性很強的化學(xué)物質(zhì)等。本次監(jiān)測的是 SF6氣體的濕度。將在某一溫度下水蒸氣壓同飽和蒸氣壓的百分比稱為相對濕度（Relative Humidity） ，其表示為 （式 ）/10%SRHe??一般用 表示。T由于空氣濕度與空氣中水蒸氣壓和同一溫度下水的飽和蒸氣壓之間的差值相關(guān)。濕度是指大氣中的水蒸氣的含量，即空氣的干濕程度。電路簡單可靠。R 值由下式確定： (式 )50SURA???當(dāng) US=+5V，U S=5V時，R=100KΩ。t=（10mV/℃）其工作原理是利用在不同電流密度下的晶體管 VTVT2 的發(fā)射結(jié)正向壓降之差△Ube，作為基本的溫度敏感元件，經(jīng)過變換之后，在 Uo端獲得與攝氏溫度成正比的電壓信號。VD 是電流源的溫度補償二極管。由 VTVT2 構(gòu)成了溫度傳感器，二者的發(fā)射結(jié)面積之比為 10： 是電壓放大器。在電源方面，LM35 既可以單電源供電又可以雙電源供電，其電源電流僅為 60uA，因此在靜電的空氣中它自身的熱效應(yīng)小于 ℃.因此它滿足設(shè)計要求。LM35CA的測量范圍為55～150℃，而要求的范圍為40～60℃，故測量范圍也滿足。3/4℃的典型精度。LM35 不需要外部校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)就具有室溫時為177。系統(tǒng)的溫度范圍為40℃～+60℃，要求溫度傳感器的測量誤差不大于177。圖 31 時鐘電路圖 32 外部復(fù)位電路蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書12 溫度傳感器溫度傳感器是感應(yīng)溫度變化，以電量形式輸出，以便于信號分析及處理。故選擇外接人工復(fù)位電路。這四個情況中的其中一個發(fā)生都會引起單片機復(fù)位。其接口電路圖如圖 31所示：2 外部復(fù)位電路：所謂復(fù)位，就是讓微處理器進入一個初始化程序，使 CPU恢復(fù)初始狀態(tài)。微芯為 PIC系列單片機的時鐘電路設(shè)計了四種工作模式：標(biāo)準(zhǔn) XT、高速 HS、低頻LP和阻容 RC。大家知道，數(shù)字電路的工作離不開時鐘信號，每一步細(xì)微動作都是在一個共同的時間基準(zhǔn)信號協(xié)調(diào)之下完成的。這種存儲器可以實現(xiàn)在電路板上直接擦/寫程序，自然是最適合制作經(jīng)濟型在線調(diào)試器的一種型號。PIC系列單片機機片內(nèi)集成了上電復(fù)位電路、I/O 引腳上拉電路、看門狗定時電路等，可以最大程度地減少或免用外接器件，以便實現(xiàn)“純單片”應(yīng)用。利用單片機串行總線端口可以方便靈活的擴展一些必要的外圍器件。C和 SPI串口總線端口PIC16F877具備 I178。I/O端口驅(qū)動負(fù)載的能力較強，每個 I/O引腳吸入和輸出電流的最大值可分別達(dá)到25mA和 20mA，能夠直接驅(qū)動發(fā)光二極管 LED、光電耦合器或者微型繼電器等。PIC系列單片機的功率消耗極低，是目前世界上功耗最低的單片機品種之一。1k字節(jié)的存儲空間，對于像 MCS51這樣的單片機，大約只能存放 600條指令，而對于 PIC系列單片機能夠存放的指令條數(shù)可達(dá) 1024條。這給指令的學(xué)習(xí)、記憶、理解帶來了很大的好處，也給程序的編寫、閱讀、調(diào)試、修改、交流帶來了極大地便利。這樣設(shè)計不僅可以確保數(shù)據(jù)的安全性，還能提高運行速度和實現(xiàn)全部指令的單字節(jié)化。這樣做的好處是，便于實現(xiàn)全部指令提取的流水作業(yè)，也就是在執(zhí)行一條指令的同時對下一條指令進行取指操作；便于實現(xiàn)全部指令的單字節(jié)化、單周期化、從而有利于提高 CPU的執(zhí)行速度。它硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計簡潔，指令系統(tǒng)設(shè)計精煉。單片機具有性能高、速度快、體積小、價格低、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強等突出優(yōu)點。 單片機 單片機亦稱單片微型電腦或單片微型計算機，在國際上統(tǒng)稱為微控制器，就是把中央處理器 CPU、隨機存取存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、輸入/輸出端口 I/O等主要的計算機功能部件，都集成在了一塊集成電路芯片上，從而形成一部完整的微型計算機。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書9第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、串行通信接口、MBUS 等幾部分組成。177。e) 電源方案：本設(shè)計中的電源主要有兩種：、177。MBUS總線的一個重要特征是它有自己獨特的電平特征。c) 串口通訊方案：本監(jiān)控模塊通過MBUS總線收發(fā)數(shù)據(jù)，是因為MBUS總線有 諸多優(yōu)點，低成本，簡單可靠，傳輸線路長等。b) 處理器的選擇方案：根據(jù)該系統(tǒng)選用的傳感器都是模擬輸出，需要 A/D轉(zhuǎn)換，以及系統(tǒng)的存儲量大，掉電保護功能，通訊技術(shù)，中斷等的實際要求，本次設(shè)計采用美國微芯公司開發(fā)的 PIC16F877單片機。輸出為 0～100mV,與微機連接還需要放大信號。壓力非線性177。這點非常符合 SF6斷路器內(nèi)氣體的測量。故滿足設(shè)計要求。2％，完全滿足。③采用+4V～+ 電源供電。2％.②穩(wěn)定性好，漂移量小，抗化學(xué)腐蝕性強。性能特點如下：①高精度。它屬于線性電壓輸出式集成濕度傳感器，內(nèi)部包含濕敏電容和濕度信號調(diào)理器，能以最簡方式構(gòu)成相對濕度測量儀。在電源方面，LM35 既可以單電源供電又可以雙電源供電，其電源電流僅為60uA，因此在靜電的空氣中它自身的熱效應(yīng)小于 ℃.因此它滿足設(shè)計要求。LM35CA 的測量范圍為55～150℃，而要求的范圍為40～60℃，故測量范圍也滿足。3/4℃的典型精度。LM35 不需要外部校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)就具有室溫時為177。本次設(shè)計選用LM35CA溫度傳感器，HIH3610 濕度傳感器，85300OAC 壓力傳感器。與系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)方案包括：傳感器的選擇、處理器的選擇及存儲器的擴展方案、串口通訊方案、顯示方案、電源方案等。超限值由上位機設(shè)定，也可由工作人員通過鍵盤設(shè)定。上位機對下位機進行控制，但下位機又可獨自運行。壓力值、溫度值、濕度值分別由 LCD顯示。單片機內(nèi)部的 A/D模塊將采集到的三個模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并進行運算和比較。本次設(shè)計選用溫度傳感器，濕度傳感器，壓力傳感器采集 SF6氣體的溫度，濕度及壓力。單片機的通訊方式及協(xié)議有很多種，選擇范圍廣，而 PLC由于各種生產(chǎn)商的通訊協(xié)議互不兼容，給通訊造成了很大的障礙。原因有以下三點：1） 單片機比 PLC價格低，同樣可以實現(xiàn)功能，故其性價比高。但可編程控制器的價格高昂，在小型設(shè)備上應(yīng)用 PLC控制器會由于成本過高，且各種不同生產(chǎn)商的控制器通信協(xié)議互不兼容，造成產(chǎn)品推廣性差。通過不同的程序可實現(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，但其穩(wěn)定性和抗電磁干擾能力相較于 PLC比較弱。方案一顯示使用的是 LCD，鍵PLC 控制器上 位 機通信協(xié)議報警指示觸 摸 屏溫度傳感器變 送 器濕度傳感器變 送 器電壓傳感器電 源變送器圖 22 以 PLC 為處理器的系統(tǒng)框圖蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書7盤為 44距陣鍵盤；方案二人機交互采用的硬件為觸摸屏。 方案論證方案一與方案二都是使用傳感器將壓力、溫度、濕度轉(zhuǎn)換成模擬電信號，將其進行 A/D轉(zhuǎn)換、計算，并同時顯示在顯示屏上；方案一與方案二處理芯片不同：前者為單片機，后者為可編程控制器 PLC。該方案的人機交互采用的硬件為觸摸屏，觸摸屏可方便的實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)修改與實時當(dāng)?shù)匦畔@示。PLC 可識別三種信號：開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。同時，系統(tǒng)通過該協(xié)議實現(xiàn)監(jiān)控中心遠(yuǎn)程對現(xiàn)場進行參數(shù)設(shè)置。同時，該系統(tǒng)也可通過監(jiān)控中心對現(xiàn)場實現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置。根據(jù)上位機的設(shè)定值，來比對濕度是否超限，若超限則報警。方案一采用單片機作為微水監(jiān)測儀的處理器該測控器與上位機的通信是基于 MBUS總線傳輸實現(xiàn)。下位機地址由上位機設(shè)置。下位機位于被叫地位，可獨立運行。下位機還負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)的實時保存與實時顯示。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書5上位機MBUS接口電路PIC16F877 單片機85型高穩(wěn)定壓力傳感器蜂鳴器鍵盤輸入液位傳感器溫 度 傳 感 器LM35CA電源濕度傳感器HIH3610LCD顯示器Rs232 與MBUS 接口電路下位機負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、報警以及接收并處理系統(tǒng)的控制命令。在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工同樣非常重要?！妫粷穸龋?～40,000 uL/L；測量誤差不大于 2 uL/L；壓力：～1Mpa；測量誤差不大于 Mpa；2) 實時采集周期＜＝1 次/1 分鐘，發(fā)送周期＝1 次/1 小時； 解決的關(guān)鍵問題本系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵在于研制和尋找適合現(xiàn)場條件的濕度、溫度、和壓力傳感器，該傳感器是整個在線監(jiān)測裝置的核心。(2) 水分引起設(shè)備的化學(xué)腐蝕(3) 水分對設(shè)備的絕緣產(chǎn)生危害(4) 水分影響開關(guān)的開斷性能(5) 水分降低開關(guān)的機械性能由于以上這些原因，所以對 SF6氣體水分含量進行在線監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的潛在問題并采取相應(yīng)預(yù)防措施，對提高設(shè)備的安全健康運行水平具有重要意義。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書3 主要設(shè)計（研究）內(nèi) 容現(xiàn)場電氣設(shè)備中的SF 6氣體并非總是純凈的，其性能也就不能等同于純凈氣體。充氣口、管路接頭、法蘭處滲漏、鋁鑄件砂孔等泄漏點，是水份滲入斷路器內(nèi)部的通道，空氣中的水蒸氣逐漸滲透到設(shè)備的內(nèi)部 ，因為該過程是一個持續(xù)的過程，時間越長，滲入的水份就越多，由此進入 SF6氣體中的水份占有較大比重。而水分子呈 V形結(jié)構(gòu)，其等效分子直徑33./.?僅為 SF6分子的 ，滲透力極強，在內(nèi)外巨大壓差作用 下，大氣中的水分會逐漸通過密封件滲入斷路器的 SF6氣體中。在 SF6斷路器中 SF6氣體的壓力比外界高 5倍，但外界的水分壓力比內(nèi)部高。吸附劑對 SF6氣體中水分和各種主要的分解物都具有較好的吸附能力，如果吸附劑活化處理時間短，沒有徹底干燥，安裝時暴露在空氣中時間過長而受潮，吸附劑可能帶入數(shù)量可觀的水分。斷路器在解體檢修時，絕緣件暴露在空氣中的時間過長而受潮。 　　。 　　2. 斷路器充入 SF6氣體時帶進水分。 　　SF 6氣體微水超標(biāo)的原因，主要有以下六個方面： 　　1. SF6氣體新氣的水分不合格。純凈 SF6氣體，在運行中，受電弧放電或高溫后，會分解成 單體的氟、硫和氟硫化合物，電弧消失后會又化合成穩(wěn)定的 SF6氣體。常態(tài)下，SF 6氣體無色無味，有良好的絕緣性能和滅弧性能，一旦大氣中的水分浸入或固體介質(zhì)表面受潮，則電氣強度會顯著下降。一是因為SF6的分子量大，比熱大，其對流的傳熱能力優(yōu)于空氣，二是 SF6在高溫下的分解特性，在分解反應(yīng)過程中吸收能量。由于 SF6的介質(zhì)強度高，對相同電壓級和開斷電流相近的斷路器，SF6的串聯(lián)斷口要少。SF 6是無 色、無味、無毒，不可燃的惰性氣體，具有優(yōu)異的冷卻電弧特性，介電強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的絕緣氣體。這些 優(yōu)點使傳統(tǒng)的油斷路器和壓縮空氣斷路器無法與其相比，在超高壓領(lǐng)域中幾乎全部取代了其他類型斷路器；另外在中壓配電方面，六氟化硫斷路器具有在開斷容性電流時不重燃，以及開斷感性電流時不產(chǎn)生過電壓等優(yōu)點，正逐步取代其他類型的斷路器。所以,對 SF6 進行濕度監(jiān)測具有重要的意義。但是其絕緣強度與其濕度(微水含量) SF6氣體中含水量較多時, 一方面 SF6 氣體的電弧分解物在水分參與下會產(chǎn)生很多有毒物質(zhì)(如氟化亞硫酸、氫氟酸等) ,腐蝕斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料并威脅檢修人員安全。SF6斷路器微水在線監(jiān)測系統(tǒng) 的主要任務(wù)是，及時、準(zhǔn)確的掌握 SF6氣體在設(shè)備中溫度、濕度與壓力，周期性檢測設(shè)備內(nèi)的濕度，以便及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的潛在問題并采取相應(yīng)預(yù)防措施，保證設(shè)備的可靠運行。本次設(shè)計的 SF6斷路器微水在線監(jiān)測儀系統(tǒng)包括現(xiàn)場設(shè)備監(jiān)測和遠(yuǎn)程通信兩大部分。但也是由于 SF6氣體的緣故，空氣中的水分能對 SF6斷路器產(chǎn)生很大的影響。在電力系統(tǒng)向超高壓、大電網(wǎng)、大容量和自動化方向發(fā)展的同時，用于關(guān)合及開斷電力線路，以輸送和倒換電力負(fù)荷以及從電力系統(tǒng)中退出故障設(shè)備以保證系統(tǒng)安全運行的高壓開關(guān)就顯得尤為重要了。 software programming。關(guān)鍵字：PIC16F877 單片機；MBUS 總線；軟件編程； 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 II AbstractSF6 circuit breakers monitor online system uses the PIC16F877 microcontroller as a processor, to achieve realtime monitoring of SF6 gas’s temperature, humidity and pressure, and to kown the running state of circuit breakers so that people could effectively deal with the insulation fault caused by SF6 gas itself, and en