CN208569428U

CN208569428U - 一种水温控制器

Info

Publication number: CN208569428U
Application number: CN201820300917.7U
Authority: CN
Inventors: 唐义锋; 徐海兵; 王炜
Original assignee: Huai'an Hao Rui Science And Technology Development Co Ltd; Jiangsu Vocational College of Finance and Economics
Current assignee: Huai'an Hao Rui Science And Technology Development Co Ltd; Jiangsu Vocational College of Finance and Economics
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2019-03-01
Anticipated expiration: 2028-03-05

Abstract

本实用新型涉及一种水温控制器，包括控制系统，所述控制系统包括单片机、传感检测模块、显示模块、输出驱动模块、键盘接口模块、D/A接口、通信接口以及电源模块；所述单片机通过通信接口连接上位机，单片机通过D/A接口连接变频器，单片机通过I/O口分四路分别连接键盘接口模块、传感检测模块、显示模块以及输出驱动模块，所述单片机通过电源模块连接电源。上述技术方案中提供的水温控制器，能有效解决现有技术中PLC控制，其动作温度相对固定，数字式温度传感器接入需要专用模块和温度显示模块问题，并采用数码管显示测量数据和设置值，单片机通过输出驱动模块和D/A接口控制变频器的运行频率，实现对风机和水泵的自动控制。

Description

一种水温控制器

技术领域

本实用新型涉及控制器技术领域，具体涉及一种水温控制器。

背景技术

随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。日常生产中常常需要提供0-99℃的热水以供设备使用，以满足大贯性系统的控温与工艺要求，实现机械化和自动化生产，也可供人们日常使用，其中，锅炉的水温控制依靠水温控制器进行。目前的水温控制方式主要有两种：其一是手工控制，该方法采用人工进行控制，工作效率低，控制精度低且不稳定；其二是PLC控制，这种控制方法是固定的，数字式温度传感器接入需要专用模块和而温度显示模块，结构复杂且价格高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水温控制器，其能有效解决现有技术的PLC控制动作温度相对固定、数字式温度传感器接入需要专用模块和温度显示模块问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：

一种水温控制器，包括控制系统，所述控制系统包括单片机、传感检测模块、显示模块、输出驱动模块、键盘接口模块、D/A接口、通信接口以及电源模块；所述单片机通过通信接口连接上位机，单片机通过D/A接口连接变频器，单片机通过I/O口分四路分别连接键盘接口模块、传感检测模块、显示模块以及输出驱动模块，所述单片机通过电源模块连接电源。

进一步地方案为，所述单片机采用STC系列单片机，所述单片机包括第1脚～第28脚；所述传感检测模块包括温度传感器DS18B20、电阻R29、电容C5，温度传感器DS18B20的第1脚连接电源地，温度传感器DS18B20的第2脚分别连接单片机第2脚、电阻R29的一端，温度传感器DS18B20的第3脚、电容C5的一端、电阻R29的另一端连接电源VCC，电容C5的另一端连接电源地；D/A接口包括D/A1和D/A2，D/A接口D/A1通过电阻R2连接单片机第3脚，D/A接口D/A2通过电阻R3连接单片机第4脚；通信接口J3的第1、2脚分别连接单片机第16、15脚，通信接口J3的第3脚连接电源VCC，通信接口第4脚连接电源地；单片机第12脚、电容C6的正极、电容C7的一端连接电源VCC，单片机第14脚、电容C6的负极、电容C7的另一端连接电源地。

进一步地方案为，所述输出驱动模块包括电阻R17～R20、三极管Q1～Q2、二极管D5～D6、电容C8～C9、继电器K1～K2和接口J4～J5，电阻R17的一端连接单片机的第24脚，电阻R17的另一端、电容C8的一端、电阻R18的一端连接三极管Q1的第1脚，电容C8的另一端、电阻R18的另一端、三极管Q1的第2脚连接电源地，二极管D5的阴极、继电器K1的第1脚连接电源VCC，二极管D5的阳极、继电器K1的第2脚连接三极管Q1的第3脚，接口J4的第1脚连接继电器K1的第4脚，接口J4的第2脚连接继电器K1的第3脚；电阻R19的一端连接单片机的第23脚，电阻R19的另一端、电容C9的一端、电阻R20的一端连接三极管Q2的第1脚，电容C9的另一端、电阻R20的另一端、三极管Q2的第2脚连接电源地，二极管D6的阴极、继电器K2的第1脚连接电源VCC，二极管D6的阳极、继电器K2的第2脚连接三极管Q2的第3脚，接口J5的第1脚连接继电器K2的第4脚，接口J5的第2脚连接继电器K2的第3脚。

更进一步地方案为，所述显示模块包括LED驱动控制电路TM1624、七段共阳数码管、发光二极管，单片机第19脚连接LED驱动控制电路TM1624的第1脚和电阻R14的一端，单片机第18脚连接LED驱动控制电路TM1624的第2脚和电阻R15的一端，单片机第17脚连接LED驱动控制电路TM1624的第3脚和电阻R16的一端，电阻R14、电阻R15、电阻R16的另一端连接电源VCC，LED驱动控制电路TM1624的第1、2、3脚分别通过电容C10、电容C11、电容C12接地；LED驱动控制电路TM1624的第4脚连接电容C13的正极、电容C14的一端、电源VCC，电容C13的负极、电容C14的另一端连接电源地，LED驱动控制电路TM1624的第22、19脚连接电源地，LED驱动控制电路TM1624的第24脚通过电阻R29分别连接数码管A1的第7脚、数码管A2~A5的第3脚、发光二极管D7的负极；LED驱动控制电路TM1624的第23脚通过电阻R30分别连接数码管A1的第6脚、数码管A2～A5的第9脚、发光二极管D8的负极；LED驱动控制电路TM1624的第21脚通过电阻R31分别连接数码管A1的第4脚、数码管A2～A5的第8脚、发光二极管D9的负极；LED驱动控制电路TM1624的第20脚通过电阻R32分别连接数码管A1的第1脚、数码管A2～A5的第6脚、发光二极管D10的负极；LED驱动控制电路TM1624的第18脚通过电阻R33分别连接数码管A1的第3脚、数码管A2～A5的第7脚；LED驱动控制电路TM1624的第17脚通过电阻R34分别连接数码管A1的第9脚、数码管A2～A5的第1脚；LED驱动控制电路TM1624的第16脚通过电阻R35分别连接数码管A1的第8脚、数码管A2～A5的第4脚；LED驱动控制电路TM1624的第5脚连接数码管A1的第10脚，LED驱动控制电路TM1624的第6脚连接数码管A2的第10脚，LED驱动控制电路TM1624的第7脚连接数码管A3的第10脚，LED驱动控制电路TM1624的第8脚连接数码管A4的第10脚，LED驱动控制电路TM1624的第9脚连接数码管A5的第10脚；LED驱动控制电路TM1624的第10脚连接数码管A1的第5脚，LED驱动控制电路TM1624的第11脚连接数码管A2的第5脚，LED驱动控制电路TM1624的第12脚连接数码管A3的第5脚，LED驱动控制电路TM1624的第13脚连接数码管A4的第5脚，LED驱动控制电路TM1624的第14脚连接数码管A5的第5脚；LED驱动控制电路TM1624的第15脚分别连接发光二极管D7～D10的正极。

上述技术方案中提供的水温控制器，通过键盘向单片机内输入水泵与风机运行上下限温度的设定参数，克服动作温度相对固定问题，提高了设定与操作的方便性；同时利用通信接口与上位机进行组网，进而实现远程监控；并可直接读取数字式温度传感器的实测温度数据，通过D/A接口实现对水泵和风机的变频控制，与常规继电接触器控制相比，提高了控制精度，降低了能耗；并采用LED专用驱动器驱动数码管和发光二极管，可显示实时温度、设定参数和运行状态，以提高显示的直观性。

附图说明

图1为本实用新型所述水温控制器的结构示意图图；

图2为本实用新型所述水温控制器的系统结构框图；

图3为本实用新型所述水温控制器单片机的连接电路图；

图4为本实用新型所述水温控制器输出驱动模块的电路原理图；

图5为本实用新型所述水温控制器显示模块的电路原理图；

图6为本实用新型所述水温控制器键盘接口模块电路原理图；

图7为本实用新型所述水温控制器电源模块电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本实用新型的一种或几种具体的实施方式，并不对本实用新型具体请求的保护范围进行严格限定。

本实用新型采取的技术方案如图1～7所示，图1为水温控制器的结构示意图，包括自动进水器101、恒温器103、恒温阀102、供水阀105、控温锅炉108、引风机109、泵入口温度传感器106、循环泵107以及用水设备104，所述泵入口温度传感器106设置在所述控温锅炉108内，循环泵107在入口温度设定的范围内启停，通过恒温阀102提供较为恒定水用于对设备的恒温作业，通过供水阀105为用水设备104提供恒温的水，引风机109受出口水温控制，当出口水温低于下限温度，引风机109自动投入运行；当出口水温超过上限温度，引风机109停止运行，当出口水温降到低于下限温度时，引风机109再自动投运，控温锅炉108采用机械式自动补水装备即自动进水器，水位降低时自动补水。

图2为水温控制器的系统结构框图，包括单片机10、传感检测模块20、显示模块30、输出驱动模块100、键盘接口模块40、D/A接口60、通信接口110以及电源模块50；所述单片机10通过通信接口110连接上位机90，用于接收上位机的设置指令和上传本机的运行状态数据；单片机10通过D/A接口60连接变频器70，向变频器70传递运行频率指令；单片机10通过I/O口分四路分别连接键盘接口模块40、传感检测模块20、显示模块30以及输出驱动模块100，键盘接口模块40用于向单片机10内输入设定温度参数，传感检测模块20用于读取实时炉水温度，显示模块30采用LED驱动控制电路TM1624驱动数码管和发光二极管显示相应的参数，通过输出驱动模块100控制风机水泵80的启动与停止；所述单片机10通过电源模块50连接电源，电源模块50为单片机10供电。

图3为水温控制器单片机的连接电路图，所述单片机采用STC系列单片机，为STC15W408AS单片机，包括第1脚～第28脚；所述传感检测模块包括温度传感器DS18B20、电阻R29、电容C5，温度传感器DS18B20的第1脚连接电源地，温度传感器DS18B20的第2脚分别连接单片机第2脚、电阻R29的一端，温度传感器DS18B20的第3脚、电容C5的一端、电阻R29的另一端连接电源VCC，电容C5的另一端连接电源地；D/A接口包括D/A1和D/A2，D/A接口D/A1通过电阻R2连接单片机第3脚，D/A接口D/A2通过电阻R3连接单片机第4脚；通信接口J3的第1、2脚分别连接单片机第16、15脚，通信接口J3的第3脚连接电源VCC，通信接口第4脚连接电源地；单片机第12脚、电容C6的正极、电容C7的一端连接电源VCC，单片机第14脚、电容C6的负极、电容C7的另一端连接电源地。

图4为水温控制器输出驱动模块的电路原理图，所述输出驱动模块包括电阻R17～R20、三极管Q1～Q2、二极管D5～D6、电容C8～C9、继电器K1～K2和接口J4～J5，电阻R17的一端连接单片机的第24脚，电阻R17的另一端、电容C8的一端、电阻R18的一端连接三极管Q1的第1脚，电容C8的另一端、电阻R18的另一端、三极管Q1的第2脚连接电源地，二极管D5的阴极、继电器K1的第1脚连接电源VCC，二极管D5的阳极、继电器K1的第2脚连接三极管Q1的第3脚，接口J4的第1脚连接继电器K1的第4脚，接口J4的第2脚连接继电器K1的第3脚；电阻R19的一端连接单片机的第23脚，电阻R19的另一端、电容C9的一端、电阻R20的一端连接三极管Q2的第1脚，电容C9的另一端、电阻R20的另一端、三极管Q2的第2脚连接电源地，二极管D6的阴极、继电器K2的第1脚连接电源VCC，二极管D6的阳极、继电器K2的第2脚连接三极管Q2的第3脚，接口J5的第1脚连接继电器K2的第4脚，接口J5的第2脚连接继电器K2的第3脚。

图5为水温控制器显示模块的电路原理图，所述显示模块包括LED驱动控制电路TM1624、七段共阳数码管、发光二极管，单片机第19脚连接LED驱动控制电路TM1624的第1脚和电阻R14的一端，单片机第18脚连接LED驱动控制电路TM1624的第2脚和电阻R15的一端，单片机第17脚连接LED驱动控制电路TM1624的第3脚和电阻R16的一端，电阻R14、电阻R15、电阻R16的另一端连接电源VCC，LED驱动控制电路TM1624的第1、2、3脚分别通过电容C10、电容C11、电容C12接地；LED驱动控制电路TM1624的第4脚连接电容C13的正极、电容C14的一端、电源VCC，电容C13的负极、电容C14的另一端连接电源地，LED驱动控制电路TM1624的第22、19脚连接电源地，LED驱动控制电路TM1624的第24脚通过电阻R29分别连接数码管A1的第7脚、数码管A2~A5的第3脚、发光二极管D7的负极；LED驱动控制电路TM1624的第23脚通过电阻R30分别连接数码管A1的第6脚、数码管A2～A5的第9脚、发光二极管D8的负极；LED驱动控制电路TM1624的第21脚通过电阻R31分别连接数码管A1的第4脚、数码管A2～A5的第8脚、发光二极管D9的负极；LED驱动控制电路TM1624的第20脚通过电阻R32分别连接数码管A1的第1脚、数码管A2～A5的第6脚、发光二极管D10的负极；LED驱动控制电路TM1624的第18脚通过电阻R33分别连接数码管A1的第3脚、数码管A2～A5的第7脚；LED驱动控制电路TM1624的第17脚通过电阻R34分别连接数码管A1的第9脚、数码管A2～A5的第1脚；LED驱动控制电路TM1624的第16脚通过电阻R35分别连接数码管A1的第8脚、数码管A2～A5的第4脚；LED驱动控制电路TM1624的第5脚连接数码管A1的第10脚，LED驱动控制电路TM1624的第6脚连接数码管A2的第10脚，LED驱动控制电路TM1624的第7脚连接数码管A3的第10脚，LED驱动控制电路TM1624的第8脚连接数码管A4的第10脚，LED驱动控制电路TM1624的第9脚连接数码管A5的第10脚；LED驱动控制电路TM1624的第10脚连接数码管A1的第5脚，LED驱动控制电路TM1624的第11脚连接数码管A2的第5脚，LED驱动控制电路TM1624的第12脚连接数码管A3的第5脚，LED驱动控制电路TM1624的第13脚连接数码管A4的第5脚，LED驱动控制电路TM1624的第14脚连接数码管A5的第5脚；LED驱动控制电路TM1624的第15脚分别连接发光二极管D7～D10的正极。

图6为水温控制器键盘接口模块电路原理图，键盘接口模块包括电阻R21~R28，按钮S1~S8，按钮S1~S8的一端连接电源地，电阻R21~R28的一端连接电源VCC，电阻R21、按钮S1连接单片机第28脚，电阻R22、按钮S2连接单片机第27脚，电阻R23、按钮S3连接单片机第5脚，电阻R24、按钮S4连接单片机第6脚，电阻R25、按钮S5连接单片机第7脚，电阻R26、按钮S6连接单片机第8脚，电阻R27、按钮S7连接单片机第9脚，电阻R28、按钮S8连接单片机第10脚。

单片机通过电源模块与电源连接，电源模块为单片机供电。电源模块的结构如图7所示，电源模块包括变压器、二极管D1~D4、电容C1~C4、稳压块U1 7805，变压器的输出端3连接二极管D8的阳极、二极管D4的阴极，变压器的输出端1连接二极管D1的阳极、二极管D2的阴极，二极管D1、D3的阴极、电容C1的正极、电容C2的一端连接稳压块7805的第1脚，二极管D2、D4的阳极、电容C1的负极、电容C2的另一端、稳压块7805的第2脚、电容C3的一端、电容C4的负极连接电源地，电容C3的另一端、电容C4的正极、稳压块7805的第3脚连接电源VCC。

本实用新型水温控制器具体的工作流程如下：单片机读取适时炉水温度数据，显示在数码管上；单片机读取存储器中的风机和水泵动作温度设置值，显示在对应的数码管上，单片机通过输出驱动模块和D/A接口控制变频器的运行频率，实现对风机和水泵的自动控制。通过键盘设置功能，设置风机和水泵的动作参数，并将数据保存到单片机存储器中；还可通过上位机设置风机和水泵的动作参数，具有有效节约成本，提高使用方便性的特点。

附注：电路图中选用的电容、电阻等电器元件具体型号和参数为：电容C5、C7、C14为0.1uF，电容C6为10uF，电容C10-C12为100P，电容C13为100uF，C2、C3、C8、C9为104，电容C1选为470U/25V，电容C4选为470U/16V；电阻R30-R35选为330，电阻R1-R13、R18、R20选为1K，电容R14-R17、R19、R21-R29选为10K；二极管D1-D6选IN4007型二极管；按钮S1-S8为按钮开关；稳压块U1为稳压管7805；数码管A1为5022F型数码管，数码管A2-A5为S3921B型数码管；二极管D7-D10为发光二极管；三极管Q1-Q2选用S8050型三极管；单片机U2为STC15W408AS型单片机；继电器K1、K2选用SRD-5VDC-SL-C 5脚继电器。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本实用新型中记载内容后，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种水温控制器，包括控制系统，其特征在于：所述控制系统包括单片机、传感检测模块、显示模块、输出驱动模块、键盘接口模块、D/A接口、通信接口以及电源模块；所述单片机通过通信接口连接上位机，单片机通过D/A接口连接变频器，单片机通过I/O口分四路分别连接键盘接口模块、传感检测模块、显示模块以及输出驱动模块，所述单片机通过电源模块连接电源；

所述水温控制器还包括自动进水器、恒温器、恒温阀、供水阀、控温锅炉、引风机、泵入口温度传感器、循环泵以及用水设备，所述泵入口温度传感器设置在所述控温锅炉内。

2.根据权利要求1所述的水温控制器，其特征在于：所述单片机采用STC系列单片机，所述单片机包括第1脚～第28脚；所述传感检测模块包括温度传感器DS18B20、电阻R29、电容C5，温度传感器DS18B20的第1脚连接电源地，温度传感器DS18B20的第2脚分别连接单片机第2脚、电阻R29的一端，温度传感器DS18B20的第3脚、电容C5的一端、电阻R29的另一端连接电源VCC，电容C5的另一端连接电源地；D/A接口包括D/A1和D/A2，D/A接口D/A1通过电阻R2连接单片机第3脚，D/A接口D/A2通过电阻R3连接单片机第4脚；通信接口J3的第1、2脚分别连接单片机第16、15脚，通信接口J3的第3脚连接电源VCC，通信接口第4脚连接电源地；单片机第12脚、电容C6的正极、电容C7的一端连接电源VCC，单片机第14脚、电容C6的负极、电容C7的另一端连接电源地。

3.根据权利要求1所述的水温控制器，其特征在于：所述输出驱动模块包括电阻R17～R20、三极管Q1～Q2、二极管D5～D6、电容C8～C9、继电器K1～K2和接口J4～J5，电阻R17的一端连接单片机的第24脚，电阻R17的另一端、电容C8的一端、电阻R18的一端连接三极管Q1的第1脚，电容C8的另一端、电阻R18的另一端、三极管Q1的第2脚连接电源地，二极管D5的阴极、继电器K1的第1脚连接电源VCC，二极管D5的阳极、继电器K1的第2脚连接三极管Q1的第3脚，接口J4的第1脚连接继电器K1的第4脚，接口J4的第2脚连接继电器K1的第3脚；电阻R19的一端连接单片机的第23脚，电阻R19的另一端、电容C9的一端、电阻R20的一端连接三极管Q2的第1脚，电容C9的另一端、电阻R20的另一端、三极管Q2的第2脚连接电源地，二极管D6的阴极、继电器K2的第1脚连接电源VCC，二极管D6的阳极、继电器K2的第2脚连接三极管Q2的第3脚，接口J5的第1脚连接继电器K2的第4脚，接口J5的第2脚连接继电器K2的第3脚。

4.根据权利要求1所述的水温控制器，其特征在于：所述显示模块包括LED驱动控制电路TM1624、七段共阳数码管、发光二极管，单片机第19脚连接LED驱动控制电路TM1624的第1脚和电阻R14的一端，单片机第18脚连接LED驱动控制电路TM1624的第2脚和电阻R15的一端，单片机第17脚连接LED驱动控制电路TM1624的第3脚和电阻R16的一端，电阻R14、电阻R15、电阻R16的另一端连接电源VCC，LED驱动控制电路TM1624的第1、2、3脚分另通过电容C10、电容C11、电容C12接地；LED驱动控制电路TM1624的第4脚连接电容C13的正极、电容C14的一端、电源VCC，电容C13的负极、电容C14的另一端连接电源地，LED驱动控制电路TM1624的第22、19脚连接电源地，LED驱动控制电路TM1624的第24脚通过电阻R29分别连接数码管A1的第7脚、数码管A2～A5的第3脚、发光二极管D7的负极；LED驱动控制电路TM1624的第23脚通过电阻R30分别连接数码管A1的第6脚、数码管A2～A5的第9脚、发光二极管D8的负极；LED驱动控制电路TM1624的第21脚通过电阻R31分别连接数码管A1的第4脚、数码管A2～A5的第8脚、发光二极管D9的负极；LED驱动控制电路TM1624的第20脚通过电阻R32分别连接数码管A1的第1脚、数码管A2～A5的第6脚、发光二极管D10的负极；LED驱动控制电路TM1624的第18脚通过电阻R33分别连接数码管A1的第3脚、数码管A2～A5的第7脚；LED驱动控制电路TM1624的第17脚通过电阻R34分别连接数码管A1的第9脚、数码管A2～A5的第1脚；LED驱动控制电路TM1624的第16脚通过电阻R35分别连接数码管A1的第8脚、数码管A2～A5的第4脚；LED驱动控制电路TM1624的第5脚连接数码管A1的第10脚，LED驱动控制电路TM1624的第6脚连接数码管A2的第10脚，LED驱动控制电路TM1624的第7脚连接数码管A3的第10脚，LED驱动控制电路TM1624的第8 脚连接数码管A4的第10脚，LED驱动控制电路TM1624的第9脚连接数码管A5的第10脚；LED驱动控制电路TM1624的第10脚连接数码管A1的第5脚，LED驱动控制电路TM1624的第11脚连接数码管A2的第5脚，LED驱动控制电路TM1624的第12脚连接数码管A3的第5脚，LED驱动控制电路TM1624的第13脚连接数码管A4的第5脚，LED驱动控制电路TM1624的第14脚连接数码管A5的第5脚；LED驱动控制电路TM1624的第15脚分别连接发光二极管D7～D10的正极。