家用電暖氣溫控器設計研究

刁永梅

摘 要：本文首先對家用電暖氣進行概述，并在此基礎上對家用電暖氣溫控器的設計進行研究。期望通過本文的研究能夠對提高電暖氣的運行可靠性以及降低其總體能耗有所幫助。

關鍵詞：電暖氣；溫控器；單片機

一、家用電暖氣概述

電暖氣主要包括三種形式，即對流式、微循環式、蓄能式電暖氣。其中，對流式電暖氣的發熱元件為電發熱管，利用加熱空氣對流的方式獲取熱能，這種電暖氣具備啟動快、升溫迅速、占用面積小、控溫精確、安裝簡便等優勢；微循環式電暖氣通過在散熱器中充注導熱介質，使導熱介質在散熱器中循環來獲取熱能，這是提高室內溫度的一種新型方式，具備采暖效率高、運行可靠的優勢；蓄能式電暖氣利用蓄能材料在夜間蓄能，并在白天釋放熱量，這種電暖氣的采暖舒適性欠佳，且占用較大的面積，所以對家用取暖來講，不具備適用性。上述三種家用電暖氣中，對流式電暖氣是最普遍的家用電暖氣，當前在各大家電賣場出售的電暖氣基本上均屬于對流式電暖氣。

對流式電暖氣的突出優勢表現在無污染、無排放、無噪音等環保方面，并且操作簡單，能夠做到通電即熱、斷電即停。該電暖氣也可適用于北方集中供熱，使電暖氣成為輔助供暖方式，以滿足不同用戶的使用需求。部分智能對流式電暖氣還具備節能作用，電能轉化率在99%以上，不僅可以在室內房間自由移動，對室內溫度進行調節，而且還能夠使熱能利用率達到100%。

根據對流式電暖氣的外觀進行分類，可分為油汀式、暖風機、熱輻射型電暖氣。其中，市場上最普遍的是油汀式電暖氣，其形狀類似于家用的暖氣片形狀；暖風機電暖氣主要用于浴室和房間供暖。在浴室使用的暖風機采用全封閉式安全設計，具備體積較小、升溫迅速、送風能力強等優點。在房間使用的暖風機，一般為臺式或壁式，其外形與空調外形類似；熱輻射型暖氣的外形與電風扇外形類似，主要利用發熱組件和弧形發射器進行供暖。

二、家用電暖氣溫控器的設計研究

（一）設計思路

為了進一步提高電暖氣的運行可靠性，本文利用較為先進的單片機作為核心，并配以相應的控制電路，設計了一款家用電暖氣溫控器。從溫控器成本的角度考慮，選用了德國TI公司出品的MSP430單片機，它的特點是低電源電壓范圍，僅為1.8-3.6V；超低功耗，符合節能要求；靈活的時鐘模式和高速的運算能力；功能模塊較多；帶有FLASH存儲器和JTAG接口。

（二）溫控器硬件設計

該溫控器的硬件部分由以下幾大功能模塊構成：

1.數據采集模塊。該模塊主要負責溫度、壓力以及漏電信號的采集，其中溫度采集是利用溫度傳感器來實現的。溫度傳感器選用的是DA-02-CX型，它的測溫范圍在-30℃～200℃之間；互換精度優于±0.5℃；響應時間小于3秒，通過一條接口線便可以與微處理器相連接，進而實現雙向通訊。

2.溫控模塊。本文所設計的溫控器能夠按照室內的溫度自動啟動電暖氣的加熱裝置。在該系統中通過SSR對加熱裝置進行控制，以此來使室內溫度保持在預先設定好的溫度值范圍之內，具體而言，就是當室內溫度低于設定值時，溫控器便會控制電暖氣自動加熱達到預定溫度，如果室內溫度超過設定值時，溫控器便會控制電暖氣停止加熱。為防止電暖氣加熱過程中人為接觸造成燙傷的情況發生，加熱過程中的水溫控制在55℃以內。

3.人機接口模塊。系統采用LCD液晶顯示器，用以顯示溫度、日期、壓力等信息。為了簡化系統設計，提高系統運行的可靠性，該電路采用并行接口方式。系統報警主要涉及水壓、漏電報警兩個方面，在系統正常運行時顯示綠燈亮，在水壓不正?；虺霈F漏電時顯示紅燈亮，并且蜂鳴器會發出報警音。與此同時，LCD顯示器還可以同一時間顯示報警信息。鍵盤電路用于設定室溫的相關參數值，包括上下限溫度值、日期、水壓上下限值等。人機接口模塊的鍵盤設計采取掃描的方式，即實現2×2的矩陣鍵盤。因一次按鍵的時間最少為幾十毫秒，加之鍵盤掃描時間較短，從而使得按鍵一旦按下就能夠被掃描到。

（三）溫控器軟件設計

溫控器的主要功能全部由軟件程序予以實現，具體包括如下軟件程序：主程序以及顯示、鍵盤掃描、溫度采集與處理等子程序。其中主程序的作用是對各個子程序進行協調，當完成初始化后，溫控器便會進入到循環狀態，各個子程序也會隨之進入到工作狀態，由此便可以完成對電暖氣得溫度控制與調節。

結論：

綜上所述，本文以單片機為核心，以溫度傳感器為基礎，設計了一款電暖氣溫控器，該控制最大的作用是能夠對電暖氣的溫度進行自動控制。當電暖氣加裝這種溫控器之后，不但提高了其運行穩定性，而且還進一步降低了能耗，有效克服了傳統電暖氣的缺陷，具有一定的推廣價值。

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