一种掉电自动开阀的采暖室温控制器电路设计
主控电路
本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/197923.htm本方案以MSP430F4152为例(也可以选用其他的MCU),利用其内部的硬件UART与M-BUS电路通讯,软件通讯协议,市场上在供热计量领域应用最多的是CJ/T188-2004规约与EN13757规约,可以根据自身的需要添加,复位电路采用普通的RC组合方式即可。
测温电路
本方案测温采用的是桥路测温,如下图5所示,测温元件采用的是NTC热敏电阻,阻值选用10kΩ。测温桥路一端采用高精度的电阻作为AD采样的参考值,而他们的工作电压采用的是VCC,VCC可以通过一个PNP的三极管控制导通/截止,以便进行功耗管理;AD是利用MSP430F4152内部的10-BIT的硬件数转换模块进行采样,参考电压也选用VCC;通过这种设置,可以消除VCC自身波动引起的测量误差。
M-Bus通讯电路
暖通领域里面,为了与热量表系统能兼容,大多数工程采用M-Bus通讯,所以,本设计里面有线远传通讯里面也采用此方案,具体电路如图6所示,在M-Bus总线输入端,加入TVS管保护;M-Bus通讯芯片采用TI的TSS721A方案;TSS721A与单片机MSP430之间的通讯用光耦隔离,由于TSS721A通讯时数据有反射,这里硬件没有做处理,反射的数据会直接进入MSP430,因此在对MSP430进行通讯操作时,需对这些反射数据进行处理,以便保证数据通讯的正确性。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/201312/d81713ac4bb1cd52e03023c252bacae9.jpg)
阀门控制电路
本设计选用的阀门采用的是市场常见的5V电动球阀,球阀驱动采用的是分立器件搭成的H桥驱动,如图7所示。H桥分为两个半桥并分开接不同的电源,Q60的E极与Vmotor相接,Q61的E极与Vpower相接;Vmotor与Vpower用一个二极管1N4007相接。C13为1F的超级电容,用于存储掉电开阀所需的能量。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/201312/aaa8dcec6fd22998a5d4bd75ce0851ba.jpg)
系统供电正常情况下,阀门动作完毕后,MCU控制阀门的控制口MOTOR_OPEN与MOTOR_CLOSE都处于低电平状态,两个半桥桥路都不导通,电机保持之前的状态;当系统掉电时,Vpower电压下降接近0V,Vmotor由于有超级电容C13而继续存在,此时Q10会导通,从而使得Q60、Q63、Q65导通,电动球阀则开始执行自动开阀的动作,C13存储的能量足以维持进行一次的开阀动作的时间,整个掉电自动开阀的电路不需要MCU参与,从硬件实现自动开阀。
市场上常用来控制阀门驱动的H桥电路的电源是合在一块的,即Vmotor与Vpower连接在一起,而本设计将其分开,因为实际的操作过程中也有可能出现阀门正在关阀的时候掉电,此时如果H桥的电源连在一块,则势必会浪费存储在C13上的能量去完成一次关阀操作,然后再执行开阀,这样会造成能量的浪费,因此本设计将H桥分开供电,使系统有足够的能量保证阀门的正常自动开阀。
参考文献:
[1] TI, MSP430x41x Mixed Signal Microcontroller (Rev. J)[Z].2008-10-11
[2] TI,TSS721A Meter-Bus Transceiver (Rev. B)[Z].2010-11-09
[3] TI, MSP430x4xx Family User's Guide (Rev. J)[Z].2010-07-12
[4] 沈建华,杨艳琴,翟骁曙.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2004
[5] 胡大可.MSP430系列单片机C语言程序设计与开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003
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