自供電式熱能檢測系統的設計

耿振野　李相偉　郝慶光　翟　揚

摘要：本文以基于自供電的熱能檢測系統為研究對象，提出熱能檢測的自供電模式，在節能的同時進而實現了能源的有效利用。設計了以Atmeage16為中央處理器的低功耗外圍電路，包括升壓和穩壓電路、電源電壓檢測電路、流量檢測電路、LCD顯示電路等。

關鍵詞：自供電；ATmega16；MC34063；熱能檢測

1 概述

熱能檢測系統具體實現自動計量流量、讀寫IC卡、控制閥門、顯示報警等功能。本系統的難點就在于自供電電路怎樣使變化的小電壓能夠安全有效的為整個系統來供電，發電機在產生電壓和電流之后，經過穩壓和濾波之后給蓄電池供電，使蓄電池在使用階段能及時的充電，因為ATmeage16 的工作電壓在2.7v到6v之間，所以在蓄電池提供的電壓能夠滿足系統的供電。蓄電池出現電壓變低時MCU會進行檢測，當電壓在底于3v的時候會自動報警，而且持續1分鐘，再次進行檢測到低壓電，系統將會自動關閉閥門，切斷供熱。自供電系統結構如圖1所示。

2 MC34063升壓電路

MC34063是一單片雙極型線性集成電路，專用于直流--直流變換器控制部分，片內包含有溫度補償帶隙基準源一個占空比周期控制振蕩器，驅動器和大電流輸出開關，它能使用最少的外接元件構成開關式升壓變換器，降壓式變換器和電源反向器。基于MC34063的升壓電路如圖3所示，輸出功率達不到要求的時候，比如＞250～300MA時，可以通過外接擴功率管的方法擴大電流，雙極型或MOS型擴流管均可。

3 穩壓電路

LM317是可調節3端正電壓穩壓器,在輸出電壓范圍為1.2v到37v時能夠提供超過1.5A的電流。此穩壓器非常易于使用，只需要兩個外部來設置的電阻來設置輸出電壓。在圖3中R2的改變調Vo，Cout是為了減少紋波而接入。

4 電源電壓檢測

電源檢測電路如圖4所示，電壓檢測電路以555為核心，組成雙穩態模式，由于555的6腳（閥值電平斷）通過R1連接VCC，因此，3腳呈低電平，555的觸發端2腳通過一個穩壓管DW接至被檢測點上，當被檢測端低時，則555被置位，3腳呈高電平，采用不同穩壓值的DW可判別不同被測電壓值。ATmeage16內部基本定時器使能中斷，定時1秒檢測電壓是否回升，如果回升蜂鳴器再次發出一聲警報提示，LCD液晶上的“換電池”顯示字樣清除。如沒有回升，則關閉閥門，直到用戶更換電池，才再次開啟閥門供熱。

5水量信號檢測

熱能檢測的脈沖采集裝置對于儀表本身的測量精度非常重要，是熱能檢測設計中較為關鍵的環節。設計中使用了雙干簧管傳感器，當磁鐵靠近干簧管時，簧片吸合短接;當磁鐵遠離干簧管時，吸引力小于彈力時彈片就分開，即發出一個脈沖。當檢測到一個干簧管吸合時，先記錄下來，再檢測另一個干簧管，只有檢測到另一個干簧管吸合后才認為信號有效，也就是說單一的一個干簧管即使多次閉合也無效，從而有效地解決了臨界點顫動而誤發信號的問題。

6 液晶顯示

帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。

參考文獻

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