家用电暖气温控器设计研究

刁永梅

摘 要：本文首先对家用电暖气进行概述，并在此基础上对家用电暖气温控器的设计进行研究。期望通过本文的研究能够对提高电暖气的运行可靠性以及降低其总体能耗有所帮助。

关键词：电暖气；温控器；单片机

一、家用电暖气概述

电暖气主要包括三种形式，即对流式、微循环式、蓄能式电暖气。其中，对流式电暖气的发热元件为电发热管，利用加热空气对流的方式获取热能，这种电暖气具备启动快、升温迅速、占用面积小、控温精确、安装简便等优势；微循环式电暖气通过在散热器中充注导热介质，使导热介质在散热器中循环来获取热能，这是提高室内温度的一种新型方式，具备采暖效率高、运行可靠的优势；蓄能式电暖气利用蓄能材料在夜间蓄能，并在白天释放热量，这种电暖气的采暖舒适性欠佳，且占用较大的面积，所以对家用取暖来讲，不具备适用性。上述三种家用电暖气中，对流式电暖气是最普遍的家用电暖气，当前在各大家电卖场出售的电暖气基本上均属于对流式电暖气。

对流式电暖气的突出优势表现在无污染、无排放、无噪音等环保方面，并且操作简单，能够做到通电即热、断电即停。该电暖气也可适用于北方集中供热，使电暖气成为辅助供暖方式，以满足不同用户的使用需求。部分智能对流式电暖气还具备节能作用，电能转化率在99%以上，不仅可以在室内房间自由移动，对室内温度进行调节，而且还能够使热能利用率达到100%。

根据对流式电暖气的外观进行分类，可分为油汀式、暖风机、热辐射型电暖气。其中，市场上最普遍的是油汀式电暖气，其形状类似于家用的暖气片形状；暖风机电暖气主要用于浴室和房间供暖。在浴室使用的暖风机采用全封闭式安全设计，具备体积较小、升温迅速、送风能力强等优点。在房间使用的暖风机，一般为台式或壁式，其外形与空调外形类似；热辐射型暖气的外形与电风扇外形类似，主要利用发热组件和弧形发射器进行供暖。

二、家用电暖气温控器的设计研究

（一）设计思路

为了进一步提高电暖气的运行可靠性，本文利用较为先进的单片机作为核心，并配以相应的控制电路，设计了一款家用电暖气温控器。从温控器成本的角度考虑，选用了德国TI公司出品的MSP430单片机，它的特点是低电源电压范围，仅为1.8-3.6V；超低功耗，符合节能要求；灵活的时钟模式和高速的运算能力；功能模块较多；带有FLASH存储器和JTAG接口。

（二）温控器硬件设计

该温控器的硬件部分由以下几大功能模块构成：

1.数据采集模块。该模块主要负责温度、压力以及漏电信号的采集，其中温度采集是利用温度传感器来实现的。温度传感器选用的是DA-02-CX型，它的测温范围在-30℃～200℃之间；互换精度优于±0.5℃；响应时间小于3秒，通过一条接口线便可以与微处理器相连接，进而实现双向通讯。

2.温控模块。本文所设计的温控器能够按照室内的温度自动启动电暖气的加热装置。在该系统中通过SSR对加热装置进行控制，以此来使室内温度保持在预先设定好的温度值范围之内，具体而言，就是当室内温度低于设定值时，温控器便会控制电暖气自动加热达到预定温度，如果室内温度超过设定值时，温控器便会控制电暖气停止加热。为防止电暖气加热过程中人为接触造成烫伤的情况发生，加热过程中的水温控制在55℃以内。

3.人机接口模块。系统采用LCD液晶显示器，用以显示温度、日期、压力等信息。为了简化系统设计，提高系统运行的可靠性，该电路采用并行接口方式。系统报警主要涉及水压、漏电报警两个方面，在系统正常运行时显示绿灯亮，在水压不正常或出现漏电时显示红灯亮，并且蜂鸣器会发出报警音。与此同时，LCD显示器还可以同一时间显示报警信息。键盘电路用于设定室温的相关参数值，包括上下限温度值、日期、水压上下限值等。人机接口模块的键盘设计采取扫描的方式，即实现2×2的矩阵键盘。因一次按键的时间最少为几十毫秒，加之键盘扫描时间较短，从而使得按键一旦按下就能够被扫描到。

（三）温控器软件设计

温控器的主要功能全部由软件程序予以实现，具体包括如下软件程序：主程序以及显示、键盘扫描、温度采集与处理等子程序。其中主程序的作用是对各个子程序进行协调，当完成初始化后，温控器便会进入到循环状态，各个子程序也会随之进入到工作状态，由此便可以完成对电暖气得温度控制与调节。

结论：

综上所述，本文以单片机为核心，以温度传感器为基础，设计了一款电暖气温控器，该控制最大的作用是能够对电暖气的温度进行自动控制。当电暖气加装这种温控器之后，不但提高了其运行稳定性，而且还进一步降低了能耗，有效克服了传统电暖气的缺陷，具有一定的推广价值。

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