CN207819188U - 一种新型配网开关柜防潮装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及温湿度调节装置领域，更具体地，涉及一种新型配网开关柜防潮装置，包括温度采集模块、湿度采集模块、单片机控制模块、温度调节模块、湿度调节模块、显示模块，单片机控制模块与温度采集模块、湿度采集模块、温度调节模块、湿度调节模块、显示模块电连接。能够自动根据开关柜内的湿度和温度进行调节开关柜内温湿度，并通过显示模块实现人机交互，直观显示各项参数。
Description
技术领域
本实用新型涉及温湿度调节装置领域，更具体地，涉及一种新型配网开关柜防潮装置。
背景技术
开关柜是对电力系统进行控制和保护的重要用电设备，使用范围广泛，适用于发电厂、变电站、居民小区、商业工厂等多种地方。开关柜内有断路器、互感器、变压器、熔断器、控制开关和多种保护装置，器件繁多，接线复杂。开关柜运行过程中有“五防”要求，也有一定的运行环境条件。我们知道开关柜温度参数一般为-10℃左右至40℃左右；开关柜相对湿度度参数需控制在日平均值不大于95%RH，月平均值需控制在不大于90%RH。
开关柜长期在较大电流和电压的环境下运行，容易使开关柜的温度过高；另外天气原因也容易使开关柜内空间湿度过高。在长期运行的过程中，器件连接点之间使用会摩擦损坏，电线绝缘层会出现老化氧化。那么过热过湿的环境将会加快绝缘层老化氧化的速度，还会是电路的金属电阻加大，影响各种元器件的运行效果。更严重过的是在温度过高和过湿的环境行下，会产生火花以及熔断等问题，最终将会导致火灾，爆炸等严重工作事故。另一方面，开关柜内部元器件繁多，接线复杂，如果开关柜内过于潮湿，一旦发生断路，整个开关柜的电路将会失控，将会造成不可挽回的经济损失。针对广东地区空气潮湿，开关柜在较大电流和电压的环境下运行，不但影响各种元器件的运行效果，更为严重的情况还会发生火灾爆炸等严重事故。
实用新型内容
本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种新型配网开关柜防潮装置，能够自动根据开关柜内的湿度和温度进行调节开关柜内温湿度，并通过显示模块实现人机交互，直观显示各项参数。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种新型配网开关柜防潮装置，包括温度采集模块、湿度采集模块、单片机控制模块、温度调节模块、湿度调节模块、显示模块，单片机控制模块与温度采集模块、湿度采集模块、温度调节模块、湿度调节模块、显示模块电连接。
通过温度采集模块、湿度采集模块采集开关柜内的温度和湿度，传输至单片机控制模块中，单片机控制模块处理数据和发出指令至温度调节模块和湿度调节模块，调节开关柜内的温度和湿度，显示模块实现人机交互功能，通过显示模块可以显示设定温度值、实时温度值和实时湿度值。
进一步的，包括变压整流模块，变压整流模块分别与温度采集模块、湿度采集模块、单片机控制模块、温度调节模块、湿度调节模块、显示模块电连接。整个温湿度调节装置需220V的交流电供电，通过变压整流模块，电源电路输出直流电压5V、直流电压12V和直流电压24V供调节装置各部分使用。
进一步的，单片机控制模块采用的是STC12C5A60S2单片机，具有抗干扰能力强、运算速度高、功率消耗低的优点，兼容51单片机的指令代码，而且运行速度比普通的51单片机快8到12倍，单片机内自带数模转换， PWM模块，与温湿度控制装置的性能要求相匹配，减少了硬件的投入。
进一步的，湿度采集模块为湿度传感器，本湿度传感器为DHT11湿度传感器，该器件通过电阻式感湿元件来感测环境的湿度变化。DHT11自带的高性能8位单片机，通过把电阻变化数据运算处理，直接输出湿度百分比，得到化境湿度数据。STC12C5A60S2单片机通过通信协议，直接读取DHT11湿度传感器的湿度数据。
利用DHT11湿度传感器的可靠性和高效性，保证湿度采集数据的准确度，由得益于DHT11湿度传感器集合度高，功能强大，简化了电路设计，减少了硬件的投入。
进一步的，温度传感器由铂热电阻和变送器组成，环境温度为零摄氏度时，PT100的电阻为100欧姆，环境的温度发生变化，PT100的热电阻就会发生变化，根据电阻的变化，我们就可检测到环境温度的变化。
PT100接到变送器，变送器对PT100的电阻变化到放大作用，然后把PT100的电阻变化转化为0到5V的电压信号发送到单片机。
进一步的，温度调节模块由电风扇、MOS管和下拉电阻组成，通过风扇对柜内环境起到降温作用。当单片机判断温度超过我们设定的温度阀值，开始进行PID算法，控制PWM脉宽大小，来控制风扇的转速大小。通过PID算法，可以减少我们的温度调节的误差。单片机判断温度低于我们设定的温度阀值，风扇则停止运行。
进一步的，湿度调节模块由继电器、小型轴流jrd型铝合金加热器、MOS管和电阻组成，通过小型轴流jrd型铝合金加热器，加热气化环境的水气，起到降低湿度的作用。当单片机判断环境湿度超过我们设定的湿度阀值，单片机发出高电平信号，使继电器闭合，加热器连通，开始加热，起到降低湿度的作用。当单片机判断湿度低于我们的设定温度值，单片机发出低电平信号，使继电器打开，停止加热。
进一步的，显示模块为LCD显示屏，LCD显示屏采用蓝屏LCD12864显示屏。显示屏的功能是显示设定温度值，实时温度值和实时湿度值。通过按钮选取，选择显示A路和B 路的曲线。每路显示两条曲线，一条温度变化曲线，一路湿度变化曲线。
通过LCD显示模块，实现较好的人机互动性，使得温湿度调节过程更加地直观，更加清楚。
与现有技术相比，有益效果是：
1、实现了自动调节开关柜内的温湿度控制，使温度和湿度维持在一个合适合理的状态，对开关柜起到保护作用；
2、通过显示模块能够实现较好的人机交互功能，使得温湿度调节过程更加地直观，更加清楚；
3、装置高效可靠，保证了温湿度采集的准确性，简化了电路设计，减少了硬件的投入。
附图说明
图1是本实用新型在一个实施例中整体结构示意图；
图2是本实用新型在一个实施例中温度采集模块电路图；
图3是本实用新型在一个实施例中温度调节模块电路图；
图4是本实用新型在一个实施例中湿度调节模块电路图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1所示，一种新型配网开关柜防潮装置，包括温度采集模块、湿度采集模块、单片机控制模块、温度调节模块、湿度调节模块、显示模块，单片机控制模块与温度采集模块、湿度采集模块、温度调节模块、湿度调节模块、显示模块电连接。
通过温度采集模块、湿度采集模块采集开关柜内的温度和湿度，传输至单片机控制模块中，单片机控制模块处理数据和发出指令至温度调节模块和湿度调节模块，调节开关柜内的温度和湿度，显示模块实现人机交互功能，通过显示模块可以显示设定温度值、实时温度值和实时湿度值。
在本实施例中，还包括变压整流模块，变压整流模块分别与温度采集模块、湿度采集模块、单片机控制模块、温度调节模块、湿度调节模块、显示模块电连接。整个温湿度调节装置需220V的交流电供电，通过变压整流模块，电源电路输出直流电压5V、直流电压12V和直流电压24V供调节装置各部分使用。电源电路设计实现功能流程如下：
（1）通过开关电源降压模块，把交流电压转换了直流电压，输出24V直流电压，给温湿度调节装置供电（SM-PLF12A-24V开关电源模块,效率高，功率密度高、自带短路保护和温度保护，非常适合作为温湿度调节装置电源电路的开关模块）。
（2）24V直流电压通过12V稳压管强制将电压降到到12V，并对电路起到稳压的作用。
（3）温湿度调节装置的硬件要求输入电压具有稳定和波纹小特性。为了满足电路要求，通过lm7812三端稳压管和lm7805三端稳压管，输出2V直流电压和输出5V直流电压（即Vcc），实现了电压的稳定转换。
（4）100uf16V电解电容在电路中起到滤波的作用，使输出电压更加稳定。
（5）电源开关模块等期间需接地处理，保证了安全性，符合设计原则可靠性的要求。
在本实施例中，单片机控制模块采用的是STC12C5A60S2单片机，具有抗干扰能力强、运算速度高、功率消耗低的优点，兼容51单片机的指令代码，而且运行速度比普通的51单片机快8到12倍，单片机内自带数模转换， PWM模块，与温湿度控制装置的性能要求相匹配，减少了硬件的投入。
单片机实时的记录温湿度传感器返回的参数，通过运算判断是否超过设定值。控制情况情况如下:
（1）当温度超过设定值，开始进行PID算法，输出PWM信号，控制风扇的转速，达到控制温度的目的。
（2）当湿度超过设定值，发出高电平信号，使继电器闭合，加热板通电，是空气水分气化，达到稳定湿度的目的。
（3）每一个周期，单片机驱动12864LCD显示屏显示数据和变化曲线。
其中，湿度采集模块为湿度传感器，本湿度传感器为DHT11数字式湿度传感器，DHT11传感器内有采集环境湿度的感湿元件，可以检测环境的湿度。传感器内还有一个处理数据的单片机，直接得到湿度数据。该器件通过电阻式感湿元件来感测环境的湿度变化。DHT11自带的高性能8位单片机，通过把电阻变化数据运算处理，直接输出湿度百分比，得到化境湿度数据。STC12C5A60S2单片机通过通信协议，直接读取DHT11湿度传感器的湿度数据。
利用DHT11湿度传感器的可靠性和高效性，保证湿度采集数据的准确度，由得益于DHT11湿度传感器集合度高，功能强大，简化了电路设计，减少了硬件的投入。
在本实施例中，温度传感器由PT100铂热电阻和变送器组成，环境温度为零摄氏度时，PT100的电阻为100欧姆，环境的温度发生变化，PT100的热电阻就会发生变化，根据电阻的变化，我们就可检测到环境温度的变化。
PT100接到变送器，变送器对PT100的电阻变化到放大作用，然后把PT100的电阻变化转化为0到5V的电压信号发送到单片机。
该温度采集模块设置两路温度采集，每路信号经变送器端口3发出到单片机的P0和P1管脚。总的来说变送器的作用就就是放大和整合的作用。单片机内含有模数转换，将模拟量转为数字量。具体的温度采集模块的电路如图2所示，PT100蓝线接变送器2接口，两条红线接变送器的4和6接口。变送器1接口接入24V 直流电压，5接口接地，3接口接到单片机的P0或P1管脚。
在本实施例中，温度调节模块由电风扇、MOS管和下拉电阻组成，通过风扇对柜内环境起到降温作用。当单片机判断温度超过我们设定的温度阀值，开始进行PID算法，控制PWM脉宽大小，来控制风扇的转速大小。通过PID算法，可以减少我们的温度调节的误差。单片机判断温度低于我们设定的温度阀值，风扇则停止运行。
其中，MOS管选择了常用的增强型N沟MOS管，该电路中，MOS管作为一个高频开关，PWM信号控制MOS管的导通时间，从而控制风扇的功率。
在本实施例中，温度调节模块的电路如图3所示，电源24V接轴流风扇的正极，风扇负极接MOS管的漏极D,衬底电极B与源极S连接在一起接地，栅极G接单片机的P1.3管脚。
电路中接入电阻，作为下拉电阻，防止电路的误导通，提高电路的稳定性，符合我们设计原则可靠性的要求。
在本实施例中，湿度调节模块由继电器、小型轴流jrd型铝合金加热器、MOS管和电阻组成，通过小型轴流jrd型铝合金加热器，加热气化环境的水气，起到降低湿度的作用。当单片机判断环境湿度超过我们设定的湿度阀值，单片机发出高电平信号，使继电器闭合，加热器连通，开始加热，起到降低湿度的作用。当单片机判断湿度低于我们的设定温度值，单片机发出低电平信号，使继电器打开，停止加热。
其中，湿度调节模块的电路如图4所示，继电器1脚接12V电压，3脚接MOS管的漏极D，2脚接220V，5脚接加热器；MOS管衬底电极B与源极S连接在一起接地，栅极G接单片机的P2.2管脚。下拉电阻一端接MOS管栅极G，一端接地。
其工作原理为：当单片机判断环境温度高于70%R(湿度阀值)，P2.2发出高电平到MOS管的栅极，MOS管导通。继电器的线圈线路与12V电压形成回路，吸合开关，220V电压和加热板形成回路，开始工作。
在本实施例中，显示模块为LCD显示屏，LCD显示屏采用蓝屏LCD12864显示屏。显示屏的功能是显示设定温度值，实时温度值和实时湿度值。通过按钮选取，选择显示A路和B路的曲线。每路显示两条曲线，一条温度变化曲线，一路湿度变化曲线。
通过LCD显示模块，实现较好的人机互动性，使得温湿度调节过程更加地直观，更加清楚。
本装置工作流程如下：本装置需保持开关柜柜内温度不超过25℃，湿度不超过70%RH。常温工作环境下，选用PT100作为温度传感器以及DHT11作为湿度传感器，记录温湿度数据，再把数据数据送回到单片机，运算处理后，发出指令控制温度调节装置和湿度调节装置的运行。同时，在LCD显示屏上显示实时的温度数据和湿度数据，以及把整个调节过程的温湿度变化以曲线的形式记录下来。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种新型配网开关柜防潮装置，其特征在于，包括温度采集模块、湿度采集模块、单片机控制模块、温度调节模块、湿度调节模块、显示模块，所述单片机控制模块与温度采集模块、湿度采集模块、温度调节模块、湿度调节模块、显示模块电连接；
所述的湿度调节模块由继电器、加热器、MOS管和电阻组成，继电器1脚接12V电压，3脚接MOS管的漏极D，2脚接220V，5脚接加热器；MOS管衬底电极B与源极S连接在一起接地，栅极G接单片机的P2.2管脚，电阻一端接MOS管栅极G，一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种新型配网开关柜防潮装置，其特征在于，包括变压整流模块，所述的变压整流模块分别与温度采集模块、湿度采集模块、单片机控制模块、温度调节模块、湿度调节模块、显示模块电连接。
3.根据权利要求2所述的一种新型配网开关柜防潮装置，其特征在于，所述的湿度采集模块为湿度传感器。
4.根据权利要求1或2所述的一种新型配网开关柜防潮装置，其特征在于，所述的温度传感器由铂热电阻和变送器组成。
5.根据权利要求1或2所述的一种新型配网开关柜防潮装置，其特征在于，所述的温度调节模块由电风扇、MOS管和下拉电阻组成。
6.根据权利要求1所述的一种新型配网开关柜防潮装置，其特征在于，所述的加热器为小型轴流jrd型铝合金加热器。
7.根据权利要求1或2所述的一种新型配网开关柜防潮装置，其特征在于，所述的显示模块为LCD显示屏。
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| CN201721628823.4U CN207819188U (zh) | 2017-11-29 | 2017-11-29 | 一种新型配网开关柜防潮装置 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110764558A (zh) * | 2019-10-17 | 2020-02-07 | 上海方德自动化设备股份有限公司 | 智能呼吸器及其控制方法 |
| CN112556741A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-03-26 | 广西电网有限责任公司玉林供电局 | 一种适合于变电站温湿度传感器准确校准系统及方法 |
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2017
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| CN112556741A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-03-26 | 广西电网有限责任公司玉林供电局 | 一种适合于变电站温湿度传感器准确校准系统及方法 |
| CN112556741B (zh) * | 2020-11-26 | 2023-02-14 | 广西电网有限责任公司玉林供电局 | 一种适合于变电站温湿度传感器准确校准系统及方法 |
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