基于單片機(jī)的蓄電池溫控器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳笑雷 王 磊

（中國(guó)人民解放軍大連91550部隊(duì) 93分隊(duì)，遼寧 大連 116023）

在冬季，室外設(shè)備蓄電池工作環(huán)境溫度低，電池在低溫下的性能隨溫度變化衰減嚴(yán)重，相關(guān)研究表明，鋰電池在0℃放電容量為常溫下的80.2%，-10℃只有常溫下的66.4%，而-20℃時(shí)僅有44.1%。同樣，鉛酸蓄電池也具有類似的低溫特性[1]。因此，低溫對(duì)電池性能影響十分明顯，在某些情況下，不能保證設(shè)備的正常使用。

采用低功耗的AVR系列單片機(jī)、LM35數(shù)字式溫度傳感器、LCD顯示器，軟件方面采用功能模塊化編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)采樣電池箱內(nèi)實(shí)時(shí)溫度，通過(guò)單片機(jī)控制加熱體進(jìn)行電池環(huán)境溫度的調(diào)節(jié)，以達(dá)到對(duì)電池工作環(huán)境溫度控制目的[2]。

1 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.1 溫度采集電路

圖1 溫度采集電路

圖1中的U9為集成運(yùn)算放大器LM224，其內(nèi)部集成了四個(gè)獨(dú)立的集成運(yùn)算放大器，圖中R20和R21對(duì)輸入電壓進(jìn)行分壓，C21、C4、進(jìn)行噪聲濾除后送入U(xiǎn)9的第一個(gè)集成運(yùn)算放大器U9A，U9A設(shè)計(jì)成電壓跟隨器，分壓后的電壓經(jīng)電壓跟隨器后提高了帶載能力，電阻R47耦合送入單片機(jī)的ADC0進(jìn)行A/D變換。

圖中J2是溫度傳感器輸入接口，經(jīng)R27耦合后送入U(xiǎn)9的第二個(gè)集成運(yùn)算放大器U9B，U9B設(shè)計(jì)成同相比率放大電路，放大倍數(shù)為2，溫度傳感器使用LM35，其輸出電壓與攝氏溫度成比例，溫度每變化1℃，電壓輸出變化10mV。圖中J2采用0到＋5V供電，因此0℃輸出電壓為0mV，25℃輸出電壓為250 mV，100℃輸出電壓為1V，由于參考電壓是2.56V，因此放大2倍使得100℃輸出電壓為2V接近2.56V，測(cè)量溫度的量程略以大于100℃。溫度傳感器輸出電壓經(jīng)2倍放大后，由電阻R2耦合送入單片機(jī)的ADC2進(jìn)行A/D變換。

1.2 開關(guān)和加熱電路設(shè)計(jì)

開關(guān)和加熱電路如圖2所示，圖中U1是貼片光耦PS2801-4，電路中起到電壓變換的作用，電器標(biāo)號(hào)KG1、KG2、KG3分別接到單片機(jī)的 PC0、PC1、PC2。 光耦輸出 JDQ1、JDQ2、JDQ3分別用于控制繼電器1、繼電器2和繼電器3。繼電器采用HHC67E，其控制電壓為12伏，直流40伏分?jǐn)嚯娏?0A，交流250分?jǐn)嚯娏?0A，開關(guān)次數(shù)100000次。

圖2中的Q3、R32、R35、D3和JDQ3構(gòu)成加熱電路，當(dāng)單片機(jī)測(cè)得的電池溫度小于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)控制PC3輸出低電平，驅(qū)動(dòng)光耦使得電器標(biāo)號(hào)JDQ3與12V電壓相連，NPN三極管Q3導(dǎo)通，繼電器3吸合，輸入電壓VIN2通過(guò)端子J4輸出到加熱體上，加熱體工作加溫；當(dāng)單片機(jī)測(cè)得的電池溫度大于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)控制PC3輸出高電平，使得電器標(biāo)號(hào)JDQ3與12V電壓斷開，NPN三極管Q3截止，繼電器3放開，加熱體停止加溫。加熱體加熱狀態(tài)通過(guò)R45、VR2和C29反饋到單片機(jī)的PD5進(jìn)行探測(cè)，加熱體工作時(shí)，調(diào)節(jié)VR2使得對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)的電器標(biāo)號(hào)THOT電壓為4.5V左右。

圖2 開關(guān)和加熱電路

2 軟件設(shè)計(jì)

主程序主要完成對(duì)子程序的初始化,在判斷初始化程序成功之后執(zhí)行測(cè)溫程序模塊,并對(duì)溫度進(jìn)行顯示,同時(shí)完成與設(shè)定溫度的比較,形成可以控制降溫設(shè)備降溫、加熱設(shè)備升溫與停止工作三種工作狀態(tài),在超過(guò)警戒溫度時(shí)還要發(fā)出聲光報(bào)警。

圖3 系統(tǒng)程序流程圖

3 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)采用單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)的溫度進(jìn)行采集、控制,具有鍵盤輸入溫度給定值,LCD數(shù)碼管顯示溫度值和溫度越限報(bào)警的功能,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫,使其溫度穩(wěn)定在某一個(gè)設(shè)定范圍內(nèi)。具有設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便、測(cè)量精度高、硬件連線簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn),在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

［1］周良忠.淺議閥控密封鉛酸蓄電池對(duì)溫度的敏感性[J].通信電源技術(shù),1998,12.

［2］楊述斌.反饋式工業(yè)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2007.