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自供电式热能检测系统的设计

范文

耿振野　李相伟　郝庆光　翟　扬

摘要：本文以基于自供电的热能检测系统为研究对象，提出热能检测的自供电模式，在节能的同时进而实现了能源的有效利用。设计了以Atmeage16为中央处理器的低功耗外围电路，包括升压和稳压电路、电源电压检测电路、流量检测电路、LCD显示电路等。

关键词：自供电；ATmega16；MC34063；热能检测

1 概述

热能检测系统具体实现自动计量流量、读写IC卡、控制阀门、显示报警等功能。本系统的难点就在于自供电电路怎样使变化的小电压能够安全有效的为整个系统来供电，发电机在产生电压和电流之后，经过稳压和滤波之后给蓄电池供电，使蓄电池在使用阶段能及时的充电，因为ATmeage16 的工作电压在2.7v到6v之间，所以在蓄电池提供的电压能够满足系统的供电。蓄电池出现电压变低时MCU会进行检测，当电压在底于3v的时候会自动报警，而且持续1分钟，再次进行检测到低压电，系统将会自动关闭阀门，切断供热。自供电系统结构如图1所示。

2 MC34063升压电路

MC34063是一单片双极型线性集成电路，专用于直流--直流变换器控制部分，片内包含有温度补偿带隙基准源一个占空比周期控制振荡器，驱动器和大电流输出开关，它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器，降压式变换器和电源反向器。基于MC34063的升压电路如图3所示，输出功率达不到要求的时候，比如＞250～300MA时，可以通过外接扩功率管的方法扩大电流，双极型或MOS型扩流管均可。

3 稳压电路

LM317是可调节3端正电压稳压器,在输出电压范围为1.2v到37v时能够提供超过1.5A的电流。此稳压器非常易于使用，只需要两个外部来设置的电阻来设置输出电压。在图3中R2的改变调Vo，Cout是为了减少纹波而接入。

4 电源电压检测

电源检测电路如图4所示，电压检测电路以555为核心，组成双稳态模式，由于555的6脚（阀值电平断）通过R1连接VCC，因此，3脚呈低电平，555的触发端2脚通过一个稳压管DW接至被检测点上，当被检测端低时，则555被置位，3脚呈高电平，采用不同稳压值的DW可判别不同被测电压值。ATmeage16内部基本定时器使能中断，定时1秒检测电压是否回升，如果回升蜂鸣器再次发出一声警报提示，LCD液晶上的“换电池”显示字样清除。如没有回升，则关闭阀门，直到用户更换电池，才再次开启阀门供热。

5水量信号检测

热能检测的脉冲采集装置对于仪表本身的测量精度非常重要，是热能检测设计中较为关键的环节。设计中使用了双干簧管传感器，当磁铁靠近干簧管时，簧片吸合短接;当磁铁远离干簧管时，吸引力小于弹力时弹片就分开，即发出一个脉冲。当检测到一个干簧管吸合时，先记录下来，再检测另一个干簧管，只有检测到另一个干簧管吸合后才认为信号有效，也就是说单一的一个干簧管即使多次闭合也无效，从而有效地解决了临界点颤动而误发信号的问题。

6 液晶显示

带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

参考文献

[1]吴志成，马步青.国内智能化水表的应用现状及发展方向.中国给水排水，2003

[2]陈鹏.新型水表的研究与发展.中国仪器仪表，1998

[3]王耀.ESAM安全模块及其在卡表上的应用.城市气,2003

[4]杨张利.IC卡燃气表智能控制及检测系统研究. 重庆大学硕士学位论文2007

[5]MC34063双极性线性集成电路手册.

[6]马云峰，唐述宏.IC卡智能自来水表的设计.自动化与仪器仪表，2001

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