一款基于單片機(jī)的烤漆房溫控器的設(shè)計(jì)

何金鳳 唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

一、引言

當(dāng)前隨著老年代步車、電動(dòng)三輪車的需求量增加，生產(chǎn)廠家的規(guī)模發(fā)展較快，在以往的生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)廠家需要到專門的烤漆公司進(jìn)行烤漆作業(yè)，隨著生產(chǎn)廠家的規(guī)模擴(kuò)大，具有一定規(guī)模的生產(chǎn)廠家紛紛建立了自己的專業(yè)烤漆房。為了適應(yīng)烤漆房的快速發(fā)展，筆者研發(fā)了一款專用于烤漆房的智能烤漆房溫控器，該溫控器借鑒了傳統(tǒng)溫控器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)增加了單片機(jī)程序控制，可以自動(dòng)檢測(cè)烤漆房的溫度，自動(dòng)設(shè)定烤漆作業(yè)時(shí)間，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了工作效率。

二、烤漆房溫控器的設(shè)計(jì)方案分析

烤漆房的工作原理為：當(dāng)烤漆時(shí)，外部空氣經(jīng)過(guò)層層過(guò)濾后由風(fēng)機(jī)送到烤漆房?jī)?nèi)，烤漆房?jī)?nèi)空氣呈正壓，空氣由房頂向下采用全降式流動(dòng)，從而使烤漆后的噴霧微粒可以被有效排出室外，依次循環(huán)?？酒釙r(shí)，烤房?jī)?nèi)使用熱風(fēng)循環(huán)，房?jī)?nèi)溫度很快會(huì)升高到預(yù)訂溫度，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度值時(shí)，燃燒器自動(dòng)停止。當(dāng)溫度下降到設(shè)定溫度時(shí)，風(fēng)機(jī)和燃燒器又自動(dòng)開啟，保證烤漆房?jī)?nèi)溫度保持相對(duì)恒定。當(dāng)烤漆時(shí)間達(dá)到設(shè)定的時(shí)間時(shí)，溫控器停止工作，烤漆作業(yè)完成。

該溫控器是根據(jù)烤漆的工作原理和客戶的實(shí)際需求而設(shè)計(jì)的。其主要組成部分包括顯示部分、溫度檢測(cè)部分、按鍵部分、繼電器控制部分、LED 指示燈部分。

三、烤漆房溫控器的硬件設(shè)計(jì)

1.溫控器的元器件選型

根據(jù)該溫控器的功能分析，選用了臺(tái)灣宏晶科技公司生產(chǎn)的STC12C5A60S2 單片機(jī)作為該溫控器的微處理器，該款單片機(jī)具有高速度、低功耗、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。該單片機(jī)的指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051，但速度要比傳統(tǒng)的51 單片機(jī)快8 到12 倍，完全滿足該溫控器的需求。

該溫控器選擇的溫度傳感器是Cu50 熱電阻，Cu50 熱電阻又稱為銅熱電阻，當(dāng)Cu50 在0 攝氏度的時(shí)候，阻值為50 歐姆，它的阻值隨著溫度的上升而勻速增長(zhǎng)。該傳感器在醫(yī)療、工業(yè)、溫度計(jì)算等高精度溫度設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛，其溫度范圍為-50 攝氏度到150 攝氏度，滿足該溫控器的要求。

該溫控器的數(shù)字顯示部分采用了數(shù)碼管，數(shù)碼管具有防水、防潮、質(zhì)量好、價(jià)格低廉、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。該數(shù)碼管顯示的元素包括溫度值的顯示和定時(shí)時(shí)間的顯示，其溫度值指的是溫度傳感器檢測(cè)到的烤漆房的溫度值。定時(shí)時(shí)間指的是烤漆房提前設(shè)定的工作時(shí)間。該控制器的狀態(tài)指示燈采用的是LED 燈，該狀態(tài)指示燈可以顯示風(fēng)機(jī)、加熱管、照明燈等負(fù)載的工作狀態(tài)。

該溫控器的按鍵部分采用的是輕觸開關(guān)，該按鍵的壽命可達(dá)30萬(wàn)次，具有質(zhì)量穩(wěn)定、靈敏度高的特點(diǎn)。該溫控器的按鍵分為設(shè)置鍵、溫度值增減鍵、定時(shí)值增減鍵、風(fēng)機(jī)啟停鍵、加熱管啟停鍵、照明啟停鍵。該控制器的負(fù)載繼電器采用的是電磁繼電器，該繼電器工作電壓為12V，工作電流可達(dá)10A，該繼電器具有一路常開觸點(diǎn)和一路常閉觸點(diǎn)，該繼電器所控制的負(fù)載包括2 路風(fēng)機(jī)、8 路加熱管、2 路照明，該繼電器質(zhì)量穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)，完全滿足實(shí)際需求。

該溫控器所采用的電源是開關(guān)電源供電，考慮到溫控器的單片機(jī)和傳感器電路對(duì)電源穩(wěn)定性、抗干擾能力要求較高，該溫控器采用了正規(guī)廠家生產(chǎn)的220V 變12V 和5V 開關(guān)電源作為該溫控器的電源，開關(guān)電源具有壽命長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)。

2.系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)

該溫控器的溫度傳感器電路采用的是三線制接線法，在Cu50 根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的接法稱為三線制。熱電阻采用三線接法時(shí)為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的測(cè)量誤差，一般配合電橋使用。該熱敏電阻的電阻值隨著溫度的變化而變化，該阻值通過(guò)電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，單片機(jī)通過(guò)放大電路接收到變化的電壓信號(hào)后，經(jīng)過(guò)AD 轉(zhuǎn)換，通過(guò)單片機(jī)的程序算法得出溫度數(shù)值。

該溫控器的按鍵電路采用的是按鍵接地的做法，按鍵的一端接到單片機(jī)的端口，另一端接到接地端，當(dāng)按下按鍵，單片機(jī)的端口通過(guò)按鍵接地，則代表接收到低電平，單片機(jī)根據(jù)程序算法進(jìn)行對(duì)應(yīng)的功能控制。

該溫控器的顯示部分、負(fù)載部分電路設(shè)計(jì)均采用了科學(xué)的設(shè)計(jì)方式，保證了整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

四、烤漆房溫控器的軟件設(shè)計(jì)

該溫控器的軟件設(shè)計(jì)思路為：當(dāng)溫控器上電后，設(shè)置溫度預(yù)定值，設(shè)置定時(shí)時(shí)間，等待1 分鐘后，加熱管啟動(dòng)、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、照明啟動(dòng)。溫度設(shè)定好后，當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定的上限溫度，加熱系統(tǒng)停止運(yùn)行，當(dāng)溫度低于設(shè)定的下限溫度2 度，加熱系統(tǒng)開始工作，如此循環(huán)，定時(shí)時(shí)間到，加熱系統(tǒng)停止工作，風(fēng)機(jī)停止工作。該控制器同時(shí)具有強(qiáng)制停止的功能。該溫控器的邏輯控制經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)研，根據(jù)用戶的需求而設(shè)計(jì)，完全滿足用戶需求。

五、總結(jié)

本文分析設(shè)計(jì)了烤漆房溫控器的總體設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了該溫控器的硬件電路和軟件電路，該溫控器實(shí)現(xiàn)了烤漆房的自動(dòng)化烤漆功能，滿足了用戶需求。