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                            智能溫濕度控制器的制作方法

                            作者: 來源: 發布于:2019-10-15 14:54:06

                            本實用新型涉及自動控制器技術領域,特別涉及一種智能溫濕度控制器。
                             
                            背景技術:
                             
                            開關柜、端子箱是電力系統中變電站常見設施,隨著開關技術的不斷發展,高壓開關設備的體積越來越小,絕緣可靠性顯得尤為重要,而在北方一些地區晝夜溫差較大,溫度的突變易造成端子箱、開關柜等柜式電氣設備凝露現象,從而引起腐蝕,造成絕緣能力下降,影響其機械、電氣性能,甚至導致絕緣件表面產生沿面放電而引發事故。通常在內部采用加熱除濕控制器防止凝露,但這種方法無法完全消除凝露。
                             
                            技術實現要素:
                             
                            本實用新型提供一種智能溫濕度控制器,用以解決現有技術中只通過加熱除濕器無法完全消除開關柜內凝露的問題。
                             
                            本實用新型提供一種智能溫濕度控制器,包括:單片機A1、振蕩電路A2、手動復位電路A3、加熱器電路A4、報警電路A5、散熱器驅動電路A6、散熱器電路A7、濕度采集電路A8、開關柜柜內溫度采集電路以及開關柜柜外溫度采集電路;振蕩電路A2、手動復位電路A3、加熱器電路A4、報警電路A5、散熱器驅動電路A6、濕度采集電路A8、開關柜柜內溫度采集電路以及開關柜柜外溫度采集電路分別與單片機A1電連接,散熱器電路A7通過散熱器驅動電路A6進行驅動。
                             
                            較佳的,振蕩電路A2包括:晶體振蕩器X1的兩端分別連接單片機A1的第一時鐘電路引腳XTAL1和第二時鐘電路引腳XTAL2;晶體振蕩器X1的兩端還分別連接第一電容C1的一端和第三電容C3的一端,第一電容C1的另一端和第三電容C3的另一端都接地。
                             
                            較佳的,手動復位電路A3包括:電源端連接電解電容C2的正極,電解電容C2的負極連接順序連接第五電阻R5、接地端;電解電容C2的負極還連接單片機A1的復位端口;電解電容C2的兩端并聯開關K1。
                             
                            較佳的,加熱器電路A4包括:加熱器一端連接單片機A1第一I/O口8,加熱器另一端順序連接第二電阻R2、接地端。
                             
                            較佳的,報警電路A5包括:第二三極管Q2的基級與單片機A1第二I/O口10連接,第二三極管Q2的射級接地,第二三極管Q2的集電極與蜂鳴報警器一端連接,蜂鳴報警器另一端與電源端連接。
                             
                            較佳的,散熱器驅動電路A6包括:第一三極管Q1的基級順序連接第七電阻R7、單片機A1第三I/O口;第一三極管Q1的集電極連接電源端。
                             
                            較佳的,散熱器電路A7包括:散熱器電路A7輸入端連接第一三極管Q1的射級;變容二極管D2的陰極和螺旋式熔斷器RL1的一個輸入端分別與散熱器電路A7輸入端連接,螺旋式熔斷器RL1的一個輸入端順序連接散熱器、電源端;變容二極管D2的陽極、螺旋式熔斷器RL1的另一個輸入端和另一個輸出端分別接地。
                             
                            較佳的,濕度采集電路A8包括:單片機A1第四I/O口21通過第四電阻R4接電源端,單片機A1第四I/O口21還連接溫濕度傳感器U3的串行時鐘輸入端SCK;單片機A1第五I/O口22通過第三電阻R3接電源端,單片機A1第五I/O口22還連接溫濕度傳感器U3的串行數據輸出端DATA。
                             
                            較佳的,開關柜柜內溫度采集電路包括:第一溫度傳感器U2的第一數字信號輸入/輸出端DQ1通過第十電阻R10接電源端,第一溫度傳感器U2的供電電源輸入端與電源端連接,第一溫度傳感器U2的電源地端接地;第一數字信號輸入/輸出端DQ1與單片機A1第六I/O口5連接。
                             
                            較佳的,開關柜柜外溫度采集電路包括:第二溫度傳感器U4的第二數字信號輸入/輸出端DQ2通過第九電阻R9接電源端,第二溫度傳感器U4的供電電源輸入端與電源端連接,第二溫度傳感器U4的電源地端接地;第二數字信號輸入/輸出端DQ2與單片機A1第七I/O口6連接。
                             
                            本實用新型有益效果包括:能夠從根源有效阻止凝露產生的條件,避免了因溫度差產生凝露對電網運行設備的影響,提高電網運行的穩定性,保證供電可靠性。采用智能判別功能,人為因素影響小且減少人力投入,與普通加熱除濕裝相比工作時間短,能節約電能約30%。
                             
                            附圖說明:
                             
                            附圖1是一幅較佳實施方式的智能溫濕度控制器的電路圖。
                             
                            附圖2是一幅較佳實施方式的開關柜柜內溫度采集電路的電路圖。
                             
                            附圖3是一幅較佳實施方式的開關柜柜外溫度采集電路的電路圖。
                             
                            具體實施方式:
                             
                            鑒于此,本實用新型提供了一種智能溫濕度控制器,以下結合說明書附圖對本實用新型的優選實施例進行說明。
                             
                            普通加熱除濕裝置人為投、退占主導因素,不利于智能化建設,且長時間投入加熱、散熱,不利于設備正常運行。本實用新型中的智能溫濕度控制器,設置有兩路溫度傳感器和一路濕度傳感器,分別裝在柜內和柜外,通過采集柜內溫、濕度、柜外溫度,將采集的相關數據通過485線傳輸到51單片機控制模塊,控制模塊通過對比相關參數,再執行輸出加熱、散熱裝置以維持柜內溫度濕度在一定的范圍內。
                             
                            參閱圖1所示,一種智能溫濕度控制器,包括:單片機A1、振蕩電路A2、手動復位電路A3、加熱器電路A4、報警電路A5、散熱器驅動電路A6、散熱器電路A7、濕度采集電路A8、開關柜柜內溫度采集電路以及開關柜柜外溫度采集電路;振蕩電路A2、手動復位電路A3、加熱器電路A4、報警電路A5、散熱器驅動電路A6、濕度采集電路A8、開關柜柜內溫度采集電路以及開關柜柜外溫度采集電路分別與單片機A1電連接,散熱器電路A7通過散熱器驅動電路A6進行驅動。
                             
                            振蕩電路A2包括:晶體振蕩器X1的兩端分別連接單片機A1的第一時鐘電路引腳XTAL1和第二時鐘電路引腳XTAL2;晶體振蕩器X1的兩端還分別連接第一電容C1的一端和第三電容C3的一端,第一電容C1的另一端和第三電容C3的另一端都接地。
                             
                            手動復位電路A3包括:電源端連接電解電容C2的正極,電解電容C2的負極連接順序連接第五電阻R5、接地端;電解電容C2的負極還連接單片機A1的復位端口;電解電容C2的兩端并聯開關K1。
                             
                            加熱器電路A4包括:加熱器一端連接單片機A1第一I/O口8,加熱器另一端順序連接第二電阻R2、接地端。
                             
                            報警電路A5包括:第二三極管Q2的基級與單片機A1第二I/O口10連接,第二三極管Q2的射級接地,第二三極管Q2的集電極與蜂鳴報警器一端連接,蜂鳴報警器另一端與電源端連接。
                             
                            散熱器驅動電路A6包括:第一三極管Q1的基級順序連接第七電阻R7、單片機A1第三I/O口;第一三極管Q1的集電極連接電源端。
                             
                            散熱器電路A7包括:散熱器電路A7輸入端連接第一三極管Q1的射級;變容二極管D2的陰極和螺旋式熔斷器RL1的一個輸入端分別與散熱器電路A7輸入端連接,螺旋式熔斷器RL1的一個輸入端順序連接散熱器、電源端;變容二極管D2的陽極、螺旋式熔斷器RL1的另一個輸入端和另一個輸出端分別接地。
                             
                            濕度采集電路A8包括:單片機A1第四I/O口21通過第四電阻R4接電源端,單片機A1第四I/O口21還連接溫濕度傳感器U3的串行時鐘輸入端SCK;單片機A1第五I/O口22通過第三電阻R3接電源端,單片機A1第五I/O口22還連接溫濕度傳感器U3的串行數據輸出端DATA。
                             
                            參閱圖2所示,開關柜柜內溫度采集電路包括:第一溫度傳感器U2的第一數字信號輸入/輸出端DQ1通過第十電阻R10接電源端,第一溫度傳感器U2的供電電源輸入端與電源端連接,第一溫度傳感器U2的電源地端接地;第一數字信號輸入/輸出端DQ1與單片機A1第六I/O口5連接。
                             
                            參閱圖3所示,開關柜柜外溫度采集電路包括:第二溫度傳感器U4的第二數字信號輸入/輸出端DQ2通過第九電阻R9接電源端,第二溫度傳感器U4的供電電源輸入端與電源端連接,第二溫度傳感器U4的電源地端接地;第二數字信號輸入/輸出端DQ2與單片機A1第七I/O口6連接。
                             
                            溫度和濕度是凝露發生的兩個重要因素,通過采集開關柜的環境參數,包括柜外溫度,柜內溫度和柜內濕度,再經過以下策略控制電加熱設備或風機排風散熱設備的運行,抑制凝露的產生。根據所測量的環境參數制定如下控制策略:當柜內溫度t1低于T1時啟用電加熱器;柜內溫度t1高于T2則開啟風機散熱;介于兩溫度之間時需結合柜外溫度t2、柜內溫度t1、柜內濕度RH,并查詢凝露曲線數據,進行防凝露控制,其控制邏輯如下:
                             
                            (1)柜內溫度低于T1,啟動加熱裝置;
                             
                            (2)柜內溫度高于T2,啟動散熱裝置;
                             
                            (3)柜內溫度t1為T1~T2時,則需測量柜外溫度、柜內濕度:
                             
                            ①t1>t2、RH<rh啟動散熱裝置;
                             
                            ②t1>t2、RH>rh不動作,單純的通風降溫有可能導致凝露發生;
                             
                            ③t1<t2、RH<rh不動作;
                             
                            ④t1<t2、RH>rh啟動加熱裝置,預防局部凝露。
                             
                            在一般情況下,當溫度低于15℃時,開關柜內設備散熱損失大,開關柜內溫度低于結露點溫度時,容易產生凝露,因此,T1設置為15℃;電氣設備運行時周圍環境溫度的上限值不應超過40℃,否則容易導致設備局部高溫,影響設備的穩定性、設備動作的可靠性以及計量的準確性,甚至直接損壞設備,因此,T2設置為40℃。
                             
                            電氣設備長期處于高濕度環境,不但結露的幾率大大提高,而且金屬電氣材料的腐蝕速度也會加快,加上電氣柜內的環境參數并不均勻,容易出現局部環境溫度偏低或者濕度高造成的局部凝露問題,根據中國北方某地區一年濕度統計結果,相對濕度在60%以下的天數超過300天,因此,將rh設置為60%。
                             
                            以下詳細介紹本實用新型實施例中的智能溫濕度控制器的電路原理。
                             
                            單片機選用型號為AT89C51單片機。
                             
                            XTAL1和XTAL2兩腳為單片機的時鐘輸入引腳,在XTAL1和XTAL2端外接晶石英晶體作為定時原件,內部反向放大器自激振蕩,產生時鐘,C1和C3兩個電容作為晶體振蕩器的頻率補償。電容C1和C3的值選擇為1μF。接入電容C1和C2有利于振蕩器起振,對頻率有微調作用。
                             
                            RST腳為單片機復位信號的輸入端,對于AT89C51單片機是高電平復位有效。當單片機復位后程序又重頭執行。本實用新型中采用手動復位,通過連接一個按鈕K1,使單片機進入復位狀態,系統上電后,若需要復位都是通過手動復位實現。按下按鈕K1后,通電瞬間電解電容C2通過電阻R5充電,RST端出現正脈沖,用以復位。
                             
                            測溫傳感器選用DS18B20溫度傳感器,具有測溫系統簡單,測溫進度高,連接方便,占用口線少等優點,其中DQ為數字信號輸入/輸出端;GND為電源地;VDD為外接供電電源輸入端。
                             
                            在柜內溫度低于設定閾值時,連接加熱器的端口P1.7下拉為低電平,此時輸出電流,加熱器導通,圖1中采用電阻絲R13和發光二極管D3模擬加熱器。



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