PT100集中供暖智能温度控制器硬件设计

基于 PT100 的集中供暖智能温度控制器硬件设计

王 磊

（华北电力大学电力工程系，河北 保定 071000）

【摘 要】介绍了以 STA12C5A60S2 单片机为传感器核心的智能温度控制器，采用铂电阻 PT100 作为传感器采集室内环境温度，通过控制地暖电磁阀的通断达到控制室内温度的目的，同时通过按键输入，供暖用户又可以设定舒适温度，自由的调整供暖系统的启停时间，达到有效节约能源的目的。本设计从采暖使用者的角度提出了一种新的节能理念和方法，具有广阔的应用前景。

目前，我国的北方地区地暖供暖系统尚不完善，供暖系统比较落后，大部分供热用户家中没有智能控温装置。供热公司收费不合理也为居民供暖带来了很多弊端。比如有的居民家采暖温度过高，常通过开窗通风等方式来进行降温，白白浪费掉了很多热能 ; 还有一些家庭一段时间家里没人，但供暖还照常开着，也浪费了很多能源。本文设计了一种能根据采暖用户的实际需求，合理控制供暖时间与采暖温度，的智能温度控制器，它可以解决居民供暖热量浪费的问题。

控制器系统通过每个房间安装的温度感应面板，采集各个

房间温度，主控制器接收温度信息并对其进行处理，根据设定的温度要求控制安装在分水器上的电磁阀的通断，完成对地暖管道散热的控制，从而实现对房间温度的闭环控制。房间温度感应面板上集成有 WIFI 无线通信模块，可以通过无线网络与主控制器通信。另外本系统还具有定时通断功能，用户可以方便自由地设定供暖的通断时间，在室内长时间无人时可以关闭供暖系统，在用户返回时提前打开供暖阀门，使房间恢复到舒适温度。本文主要介绍了智能温度控制器的硬件设计。

智能供暖节能控制器由主控制器、房间温度感应面板、电控磁阀等组成，本设计可以同时测量多个房间的温度，主控制器由单片机、液晶显示器、存储器、时钟芯片、按键及电源等部分组成。

2.1 铂电阻测温电路设计

铂电阻（Pt100）是利用金属铂 (Pt) 的电阻值随温度变化而变化的特性而制成的温度传感器。Pt100 的非线性度小，实际计算一般采用线性化处理。根据 Pt100 的温度特性，本研究使用了三线制铂电阻 Pt100 测温方案，采样电路使用了桥式测温电路。电路图如图所示。

R3，R4，R6 与 R1 组成传感器测温电桥，为了保证电桥输出电压信号的稳定性，电桥的输入电压通过 TL431 稳至 2.5V。从电桥获取的差分信号非常微小，仅有几毫伏，需要通过放大电路放大之后才能输入单片机。

2.2 放大电路的设计

放大电路采用仪表放大器电路，这种电路设计能将 PT100 输出的微弱信号放大，具有高增益、高输入电阻和高共模抑制比

等优点。本设计采用三运放构成的仪表放大器，它的增益约为 200 倍。经放大电路放大后的信号可直接输入 STC12C5A60S2 系列单片机，该系列单片机内置 8 路 10 位精度 ADC。

2.3 WIFI 模块电路设计

智能温度控制器选用 URS-WIFI-232-T 作为 WIFI 模块，该模块能耗低，集成度高，使用非常方便简单。该模块与单片机连接后通过简单的设置即可完成模块间的通信。

2.4 主控制器的硬件设计

智能温度控制器的主控制器通过连接 WIFI 模块后可最多与

每个房间的温度情况并作出调整。

液晶显示屏采用的是 12864 模块，可直接与 51 单片机接口

相连，能够显示多种字体的字符、汉子及图形。键盘采用了矩阵键盘，用 4 条 I/O 线作为行线，4 条 I/O 线作为列线，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。

主控制器处理完房间温度感应面板上传来的信息后，通过线缆与电磁阀门组通信，将信号传递给阀门组。阀门组由安装在分水器上的电磁阀组成。

3 智能温度控制器的硬件调试

智能温度控制器电路焊接完毕之后，不能急于上电测试，必须要对电路板进行细致的检查，要用万用表检查是否有虚焊，对照原理图检查器件焊接和线路是否正确，是否存在器件引脚短路现象，确保各个线路均为通路。检查各个元器件的型号是否正确，封装是否合适。完成上述工作后，接通电源，检查、各个供电电压点是否正常，若如无异常现象，可对每个元器件

分别进行调试。

4 结语

目前，市而上对于水暖供暖的控制仅停留在机械化和半智能化的水平，没有达到智能化。通过文章所介绍的智能温度控制器的硬件设计，只需对每个模块经行相应的编程，用户即可根据需要自行调整室温，主控制器将根据采集信息自动进行处理，从而既方便了用户又节约了能源，具有相当大的应用前景。