CN204187854U

CN204187854U - 一种恒温控制系统

Info

Publication number: CN204187854U
Application number: CN201420652960.1U
Authority: CN
Inventors: 汪祥; 胡小改; 宋悦崇
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2014-11-04
Filing date: 2014-11-04
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2024-11-04

Abstract

本实用新型公开了一种恒温控制系统，包括主控电路、温度检测电路、加热电路、外部振荡电路、报警电路、复位电路、按键控制电路、LCD显示电路和电源模块；主控电路分别与温度检测电路、加热电路、外部振荡电路、报警电路、复位电路、按键控制电路、LCD显示电路和电源模块连接，加热电路通过继电器电路向外部需要加热的部件进行加热。本实用新型采用了单总线型数字式的温度传感器，提高了温度的采集精度，节约了单片机的口线资源。由于使用继电器作加热控制器件，使设计简单化、可靠性强。在控制精度方面，利用PID算法来提高控制精度。

Description

一种恒温控制系统

技术领域

本实用新型属于自动控制技术领域，具体涉及一种恒温控制系统。

背景技术

公开号为 CN102410636A 的专利提出了一种即热恒温电热水器，当电热水器的功率足以提供加热时所需功率时，可以做到恒温出水且达到设定温度，但当进水温度较低，或水量增大，或设定温度较高，使得所需加热功率超过了即热恒温电热水器提供的最大功率，虽然可以保证出水恒温（功率 100% 输出），但无法保证出水温度能达到设定温度。

公开号为 CN102997416A 的专利提出了一种直热式热泵系统，虽然使用热泵系统可以直接加热热水，但是：1）一般热泵系统的稳定时间需要 3 ～ 5min，在此过程中，制热量不断上升，出水温度不断上升；2）如果多个取水点用水，单个取水点的水流量容易发生波动。以上原因，都能导致通过热泵水箱和第一旁通管加热后的出水水温发生较大波动，影响舒适性。

公开号为 CN103148594A 的专利提出了一种直热式空气能热水器 PID 恒温调节控制系统，该实用新型主要是通过检测设定温度和实时的出水温度，通过控制水阀的开度，进而控制水量大小，从而控制出水的恒温。但当流经系统的总水量原本就相对小的时候（由于水压过低，管道阻力过大等原因），或者环境温度高、制热量大，但设定温度不高（一般当环境温度高时，自来水温度也高，用户用水的设定温度也会相对低），以上情况都可能导致当前出水温度大于设定温度，即使水阀开度不断调大，水量也无法增加，最终使出水温度超过设定温度，无法做到真正意义上的恒温。

同时，上述现有技术均存在成本较高、操作较复杂的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种成本低、操作简单的恒温控制系统。

本实用新型所采用的技术方案是：一种恒温控制系统，其特征在于：包括主控电路、温度检测电路、加热电路、外部振荡电路、报警电路、复位电路、按键控制电路、LCD显示电路和电源模块；所述的主控电路分别与所述的温度检测电路、加热电路、外部振荡电路、报警电路、复位电路、按键控制电路、LCD显示电路和电源模块连接，所述的加热电路通过继电器电路向外部需要加热的部件进行加热。

作为优选，所述的主控电路核心部件采用的是单片机AT89C51，单片机AT89C51（U2）的引脚1、2分别接P10、P11；引脚9接RST；引脚13、14、15、16、17、18、19分别接P33、P34、P35、P36、P37、X2、X1；引脚20接地；所述的LCD显示电路的LCD1602（U1）的引脚1接地，U1的引脚1，3通过滑动变阻器R1相连；U1的引脚2接VCC，U1的引脚2通过电容C3接地；U1的引脚4与U2的引脚21相连；U1的引脚5与U2的引脚22相连；U1的引脚6与U2的引脚23相连；U1的引脚7、8、9、10、11、12、13、14分别与U2的引脚39、38、37、36、35、34、33、32相连；U1的引脚7、8、9、10、11、12、13、14分别与R2的引脚8、7、6、5、4、3、2、1相连；U1的引脚15接VCC，U1的引脚15接R2的引脚9；U1的引脚16接地。

作为优选，所述的温度检测电路的主要器件是温度传感器DS18B20，温度传感器DS18B20（U3）引脚1接地；引脚2与U2的P37相连；引脚3接VCC，引脚2、3通过电阻R6相连。

作为优选，所述的加热电路和继电器电路的电阻R7通过发光二极管DS1并联在二极管D1的两端；二极管D1的正极接地，负极与三极管Q2的集电极相连；三极管Q2的发射极接VCC，基极通过电阻R5接P11；继电器K1一侧并联在二极管D1的两端，另一侧与P2相连。

作为优选，所述的外部振荡电路的主要器件是晶振，晶体振荡器Y1一端通过电容C5接地，一端通过电容C6接地；Y1一端与U2的X2相连，一端与U2的X1相连。

作为优选，所述的报警电路的扬声器LS1一端接地，另一端与三极管Q1的集电极相连；三极管Q1的发射极接VCC，基极通过电阻R4接在U2的P10上。

作为优选，所述的复位电路的极性电容C4的正极接VCC，负极接在U2的RST上；电阻R3一端接地，一端接在U2的RST上；按键S2并联在极性电容两侧。

作为优选，所述的按键控制电路的按键S3的一端接地，一端与U2的P33相连；按键S4的一端接地，一端与U2的P34相连；按键S5的一端接地，一端与U2的P35相连；按键S6的一端接地，一端与U2的P36相连。

作为优选，所述的电源模块的双刀双掷开关S1一端与连接器P1相连，一端与极性电容C1并联；电容C2一端输出电压VCC，一端接地；极性电容C1与电容C2并联。

本实用新型以单片机AT89C51为核心部件，使用温度传感器DS18B20实时采集温度，用继电器作为加热控制的开关器件，设计制作了带键盘输入控制，动态显示和越限报警功能的恒温控制系统。该系统既可以对当前温度进行实时显示，又可以对温度进行控制，并使其恒定在某一温度范围。控制键盘设计使设置温度简单快捷，两位整数两位小数的显示方式具有更高的显示精度。控制精度建立在PID算法上，完全能满足常用电子产品的生产要求。该恒温控制系统在不减少功能的前提下有效降低了成本，系统操作简便。

本实用新型采用了单总线型数字式的温度传感器，提高了温度的采集精度，节约了单片机的口线资源。由于使用继电器作加热控制器件，使设计简单化、可靠性强。在控制精度方面，利用PID算法来提高控制精度。

附图说明

图1：本实用新型实施例的电路原理图。

图2：本实用新型实施例的主控电路与LED现实电路的电路图。

图3：本实用新型实施例的温度检测电路的电路图。

图4：本实用新型实施例的加热电路与继电器电路的电路图。

图5：本实用新型实施例的外部振荡电路的电路图。

图6：本实用新型实施例的报警电路的电路图。

图7：本实用新型实施例的复位电路的电路图。

图8：本实用新型实施例的按键控制电路的电路图。

图9：本实用新型实施例的电源模块的电路图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请见图1，本实用新型所采用的技术方案是：一种恒温控制系统，包括主控电路、温度检测电路、加热电路、外部振荡电路、报警电路、复位电路、按键控制电路、LCD显示电路和电源模块；所述的主控电路分别与所述的温度检测电路、加热电路、外部振荡电路、报警电路、复位电路、按键控制电路、LCD显示电路和电源模块连接，所述的加热电路通过继电器电路向外部需要加热的部件进行加热。

请见图2，本实施例的主控电路核心部件采用的是单片机AT89C51，单片机AT89C51（U2）的引脚1、2分别接P10、P11；引脚9接RST；引脚13、14、15、16、17、18、19分别接P33、P34、P35、P36、P37、X2、X1；引脚20接地；所述的LCD显示电路的LCD1602（U1）的引脚1接地，U1的引脚1，3通过滑动变阻器R1相连；U1的引脚2接VCC，U1的引脚2通过电容C3接地；U1的引脚4与U2的引脚21相连；U1的引脚5与U2的引脚22相连；U1的引脚6与U2的引脚23相连；U1的引脚7、8、9、10、11、12、13、14分别与U2的引脚39、38、37、36、35、34、33、32相连；U1的引脚7、8、9、10、11、12、13、14分别与R2的引脚8、7、6、5、4、3、2、1相连；U1的引脚15接VCC，U1的引脚15接R2的引脚9；U1的引脚16接地。

请见图3，本实施例的温度检测电路的主要器件是温度传感器DS18B20，温度传感器DS18B20（U3）引脚1接地；引脚2与U2的P37相连；引脚3接VCC，引脚2、3通过电阻R6相连。

请见图4，本实施例的加热电路和继电器电路的电阻R7通过发光二极管DS1并联在二极管D1的两端；二极管D1的正极接地，负极与三极管Q2的集电极相连；三极管Q2的发射极接VCC，基极通过电阻R5接P11；继电器K1一侧并联在二极管D1的两端，另一侧与P2相连。

请见图5，本实施例的外部振荡电路的主要器件是晶振，晶体振荡器Y1一端通过电容C5接地，一端通过电容C6接地；Y1一端与U2的X2相连，一端与U2的X1相连。

请见图6，本实施例的报警电路的扬声器LS1一端接地，另一端与三极管Q1的集电极相连；三极管Q1的发射极接VCC，基极通过电阻R4接在U2的P10上。

请见图7，本实施例的复位电路的极性电容C4的正极接VCC，负极接在U2的RST上；电阻R3一端接地，一端接在U2的RST上；按键S2并联在极性电容两侧。

请见图8，本实施例的按键控制电路的按键S3的一端接地，一端与U2的P33相连；按键S4的一端接地，一端与U2的P34相连；按键S5的一端接地，一端与U2的P35相连；按键S6的一端接地，一端与U2的P36相连。

请见图9，本实施例的电源模块的双刀双掷开关S1一端与连接器P1相连，一端与极性电容C1并联；电容C2一端输出电压VCC，一端接地；极性电容C1与电容C2并联。

本实用新型的温度检测电路以数字量形式将现场温度传至主控电路的单片机。单片机结合现场温度与功能要求设定的目标温度，按照PID控制算法进行实时控制量。以此控制量控制继电器电路的继电器开通和关断，决定加热电路的工作状态，使水温逐步稳定于要求设定的目标值。在水温到达设定的目标温度后，由于自然冷却而使其温度下降时，单片机通过采样回的温度与设置的目标温度比较，作出响应的控制，开启加热器。系统运行过程中的各种状态均可由LCD显示器1602实时显示。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种恒温控制系统，其特征在于：包括主控电路、温度检测电路、加热电路、外部振荡电路、报警电路、复位电路、按键控制电路、LCD显示电路和电源模块；所述的主控电路分别与所述的温度检测电路、加热电路、外部振荡电路、报警电路、复位电路、按键控制电路、LCD显示电路和电源模块连接，所述的加热电路通过继电器电路向外部需要加热的部件进行加热。

2.根据权利要求1所述的恒温控制系统，其特征在于：所述的主控电路核心部件采用的是单片机AT89C51，单片机AT89C51（U2）的引脚1、2分别接P10、P11；引脚9接RST；引脚13、14、15、16、17、18、19分别接P33、P34、P35、P36、P37、X2、X1；引脚20接地；所述的LCD显示电路的LCD1602（U1）的引脚1接地，U1的引脚1，3通过滑动变阻器R1相连；U1的引脚2接VCC，U1的引脚2通过电容C3接地；U1的引脚4与U2的引脚21相连；U1的引脚5与U2的引脚22相连；U1的引脚6与U2的引脚23相连；U1的引脚7、8、9、10、11、12、13、14分别与U2的引脚39、38、37、36、35、34、33、32相连；U1的引脚7、8、9、10、11、12、13、14分别与R2的引脚8、7、6、5、4、3、2、1相连；U1的引脚15接VCC，U1的引脚15接R2的引脚9；U1的引脚16接地。

3.根据权利要求1所述的恒温控制系统，其特征在于：所述的温度检测电路的主要器件是温度传感器DS18B20，温度传感器DS18B20（U3）引脚1接地；引脚2与U2的P37相连；引脚3接VCC，引脚2、3通过电阻R6相连。

4.根据权利要求1所述的恒温控制系统，其特征在于：所述的加热电路和继电器电路的电阻R7通过发光二极管DS1并联在二极管D1的两端；二极管D1的正极接地，负极与三极管Q2的集电极相连；三极管Q2的发射极接VCC，基极通过电阻R5接P11；继电器K1一侧并联在二极管D1的两端，另一侧与P2相连。

5.根据权利要求1所述的恒温控制系统，其特征在于：所述的外部振荡电路的主要器件是晶振，晶体振荡器Y1一端通过电容C5接地，一端通过电容C6接地；Y1一端与U2的X2相连，一端与U2的X1相连。

6.根据权利要求1所述的恒温控制系统，其特征在于：所述的报警电路的扬声器LS1一端接地，另一端与三极管Q1的集电极相连；三极管Q1的发射极接VCC，基极通过电阻R4接在U2的P10上。

7.根据权利要求1所述的恒温控制系统，其特征在于：所述的复位电路的极性电容C4的正极接VCC，负极接在U2的RST上；电阻R3一端接地，一端接在U2的RST上；按键S2并联在极性电容两侧。

8.根据权利要求1所述的恒温控制系统，其特征在于：所述的按键控制电路的按键S3的一端接地，一端与U2的P33相连；按键S4的一端接地，一端与U2的P34相连；按键S5的一端接地，一端与U2的P35相连；按键S6的一端接地，一端与U2的P36相连。

9.根据权利要求1所述的恒温控制系统，其特征在于：所述的电源模块的双刀双掷开关S1一端与连接器P1相连，一端与极性电容C1并联；电容C2一端输出电压VCC，一端接地；极性电容C1与电容C2并联。