基于RS-485通信的温度水位远程测控系统

2．2．2 温度测量
四路测温电路完全相同，选用NTC热敏电阻器测温传感器，每一路都是用一个阻值固定的电阻(如R1)与一个热敏电阻(如RT1)串联，对5 V电源电压分压，利用热敏电阻上的压降随温度变化而变化实现温度的测量。在图4中，四个热敏电阻RT1～RT4上的电压分别接到引脚AD0～AD3上。通过ATmega16内置的多通道10位A／D转换器转换为数字信号后由程序读取，分别用于测量储水箱水温、集热器温度、温差循环管道温度和供水温度。NTC热敏电阻具有电阻温度系数大，灵敏度高，体积小，响应速度快，能进行精密温度测量的优点，缺点是热电特性非线性现象严重。如使用TG408503(25℃时，阻值50kΩ，B值4050K，玻璃封装)NTC热敏电阻，在0～99℃范围内，电阻的灵敏度约为8500～100Ω／℃。因此使用时一般要进行线性补偿。通过计算和分析，在RT1～RT4选用玻璃封装。精度为50 kΩ±0．5％，B值为4 050K±1％的NTC热敏电阻，电阻R1～R4选用精度为20 kΩ±0．5％的金属膜电阻时，测温精度可达±1℃。
2．2．3 控制电路
从机通过PB0、PB2～PB4控制4路继电器，分别用来控制温差循环泵、辅助电加热、防冻电伴热带、上水电磁阀等。如在主机按“上水”键，主机将把信号发给从机，从机再将PB4置高，启动手动上水，再次按“上水”键，程序使PB4输出低电平口，手动关闭上水。其它功能和“上水”，基本相同。在PB0、PB2～PB4与继电器之间加入光电耦合器TLP521，用于隔离继电器的干扰。

3 系统软件设计
测控系统的程序用C语言编写，程序并不复杂，主要包含有LCD显示，RS-485通信，行列键盘输入，A／D数据处理，继电器控制等几个程序模块。在该设计中虽然只是双机通信，但是为了将来扩展的需要，通信采用轮询方式。首先主机发送指令，从机接收指令，根据指令，判断执行相应动作。指令总共3种，所以用两位二值代码，代码有：00为查询，01为设置参数，02为手动指令传输。485通信流程如下：主机隔
50 ms发查询帧一>从机返回传感器数值数据帧；设置参数、状态等：主机发设置参数帧，启动定时器定时20 ms一>从机返回设置确认帧；若在定时时间内没有收到从机返回数据，则重新发送，一直等到从机返回正确数据。

4 结论
太阳能集热热水工程现已大量安装于工厂、宾馆、居民楼等需要提供大量热水的场所，与其配套使用的控制系统是不可缺少的部分。本系统以ATmega16为控制芯片，使用RS-485通信，主机和从机之间通信距离可达1 km以上。系统采用NTC热敏电阻和A／D转换测温的方案，电路简单，能满足太阳能集热热水工程中多路测温的精度要求。用非对称多谐振荡器电路测量水位的办法，水位传感器制作容易，成本低，可以实现水位的可靠测量。本系统功能实用，人机对话界面直观，操作简便，测控可靠，较好地解决了太阳能热水工程或其它一些场合对水位、温度的远距离测控的问题。