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基于AT90S8535单片机的干式变压器智能温度控制器设计

发布时间:2019-07-13 17:15:35来源:

  早期的温度控制器,由于体积大、操作复杂、抗干扰能力差,给工程现场的使用带来了很大不便。随着单片机技术的不断发展,温度控制器正向单片集成化、智能化的方向迅速发展,国内外各厂家也设计了许多应用在各个领域的温控器,其中,TCN75就是美国Telcom公司生产的带I2C总线串行接口的智能温度控制器。

  目前,干式变压器温控器总存在一些问题,如测温误差大、抗干扰能力差等,这是在工程界非常棘手的问题。

  根据现场运行要求,在现有温控器的基础上设计了由AT90S8535单片机构成的干式变压器智能控制器,所有器件均满足工业级标准,并适合高温环境。采用硬件看门狗技术,通过新型软、硬件抗干扰技术,确保温控器在强电磁干扰环境及电源波动情况下能够长时间稳定地正常运行。操作简单,用户可通过面板按键轻松设定控制风机起停、报警及跳闸阀值,所有设定参数掉电后均不会失。可监测4路温度,其中3路用于监测变压器绕阻,另1路可以用于监测环境温度或接点温度等。配有标准RS485总线接口和通信协议,可与现场总线系统并网,实现远程监控,具有测温误差小、分辨力高、抗干扰能力强的特点。分组成,其系统框图如所示。它通过预埋在变压器三相绕阻中的三只铂电阻传感器获取绕阻温度值,经信号调理电路处理后直接送入控制器的A/D转换输入端。微控制器根据信号数据及设定的各种控制参数,按照嵌入的软件控制规律执行计算与处理,自动显示变压器绕组的温度值、输出相应的控制信号、控制风机的起停,并根据当前状态输出正常、报警、跳闸信号,同时将各种数据通过RS485总线传到上位机实现集中监控。

  2.1模拟转换电路模拟转换控制电路用于将温度模拟量转换成单片机能够识别的电信号,转换原理如所示。

  模拟转换电路当温度变化时,PT100的阻值会随着温度的变化线性变化,其分压值与某一固定电路分压值进行比较,其结果送入运算放大器,转换成A/D转换范围内的模拟量。

  /5V的电压,因此在设计此电路时,各元件的参数都是按照此要求设计的。同时,还要考虑其线性化,为了使软件设计中的计算按线性处理,在硬件设计时,一定要使温度与转换到单片机的数字量成线性变化。

  从上可以看出,得出的A/D转换电压与"w不成正比,不符合线性要求。如果满足"!"w,转换电压才与"w近似成正比。所以,转换电压与温度近似成正比关系时,可通过线性计算来求出任意一点的温度。不过用线性化来计算此种近似线性的图形,也会带来微小的误差,但这些误差可以在软件设计中解决。

  2.2输出电路输出电路是单片机对模数转换的数值进行计算、控制结果的体现,如所示。

  单片机输出的控制量会输入到K端口,若此信号低电平,则光电耦合器件导通,使CMOS三级管导通,从而继电器通电,常开触点闭合,致使输出220V电压;否则,输出0V电压。

  在实际电路中,用4个上述的类似电路分别对电机、故障报警、超温报警和超温跳闸进行监视。

  例如:当温度超过风机温度上限时,单片机就会过软件将K端置为低电平,进而使CMOS导通,对继电器加上12V电压,从而使风机加电,开起风机;若温度再高,达到超温报警温度上限,就会发出超温报警声;若温度高到超温跳闸温度上限,就会发生超温跳闸。因此达到对被控对象进行实时监控的目的。

  上述的硬件设计使温控仪的性能达到比较优。通过现场。

  交流测滤波电路在故障输出电路中使用了光电耦合器件,具有较高的电气隔离和抗干扰能力。

  在模拟转换电路中的温度传感器两端,以过电压。

  干扰源产生的干扰是通过耦合通道对单片机测控系统发生电磁干扰作用的。针对干扰源与被干扰对象之间的传递方式和耦合机理,在干式变压器运行现场进行了电磁干扰试验,对其试验结果进行了概率统计分析,并通过精心选择元器件、采用软硬件抗干扰技术使电磁干扰降至比较小。

  除此之外,在电路中,还应用了许多!匚阻容滤波和一些差动放大电路,同时,还在软件设计中应用了抗干扰技术。

  5结束语该温控器产品体积小、功耗低、结构紧凑、布局合理、功能完善、操作简单、性能可靠、使用安全、抗干扰能力强、能够在恶劣的电磁干扰或高温环境下长期稳定工作,是干式变压器较好的监控装置。

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