基于 PT100 的集中供暖智能溫度控制器硬件設計

王 磊

（華北電力大學電力工程系，河北 保定 071000）

【摘 要】介紹了以 STA12C5A60S2 單片機為傳感器核心的智能溫度控制器，采用鉑電阻 PT100 作為傳感器采集室內環境溫度，通過控制地暖電磁閥的通斷達到控制室內溫度的目的，同時通過按鍵輸入，供暖用戶又可以設定舒適溫度，自由的調整供暖系統的啟停時間，達到有效節約能源的目的。本設計從采暖使用者的角度提出了一種新的節能理念和方法，具有廣闊的應用前景。

目前，我國的北方地區地暖供暖系統尚不完善，供暖系統比較落后，大部分供熱用戶家中沒有智能控溫裝置。供熱公司收費不合理也為居民供暖帶來了很多弊端。比如有的居民家采暖溫度過高，常通過開窗通風等方式來進行降溫，白白浪費掉了很多熱能 ; 還有一些家庭一段時間家里沒人，但供暖還照常開著，也浪費了很多能源。本文設計了一種能根據采暖用戶的實際需求，合理控制供暖時間與采暖溫度，的智能溫度控制器，它可以解決居民供暖熱量浪費的問題。

控制器系統通過每個房間安裝的溫度感應面板，采集各個

房間溫度，主控制器接收溫度信息并對其進行處理，根據設定的溫度要求控制安裝在分水器上的電磁閥的通斷，完成對地暖管道散熱的控制，從而實現對房間溫度的閉環控制。房間溫度感應面板上集成有 WIFI 無線通信模塊，可以通過無線網絡與主控制器通信。另外本系統還具有定時通斷功能，用戶可以方便自由地設定供暖的通斷時間，在室內長時間無人時可以關閉供暖系統，在用戶返回時提前打開供暖閥門，使房間恢復到舒適溫度。本文主要介紹了智能溫度控制器的硬件設計。

智能供暖節能控制器由主控制器、房間溫度感應面板、電控磁閥等組成，本設計可以同時測量多個房間的溫度，主控制器由單片機、液晶顯示器、存儲器、時鐘芯片、按鍵及電源等部分組成。

2.1 鉑電阻測溫電路設計

鉑電阻（Pt100）是利用金屬鉑 (Pt) 的電阻值隨溫度變化而變化的特性而制成的溫度傳感器。Pt100 的非線性度小，實際計算一般采用線性化處理。根據 Pt100 的溫度特性，本研究使用了三線制鉑電阻 Pt100 測溫方案，采樣電路使用了橋式測溫電路。電路圖如圖所示。

R3，R4，R6 與 R1 組成傳感器測溫電橋，為了保證電橋輸出電壓信號的穩定性，電橋的輸入電壓通過 TL431 穩至 2.5V。從電橋獲取的差分信號非常微小，僅有幾毫伏，需要通過放大電路放大之后才能輸入單片機。

2.2 放大電路的設計

放大電路采用儀表放大器電路，這種電路設計能將 PT100 輸出的微弱信號放大，具有高增益、高輸入電阻和高共模抑制比

等優點。本設計采用三運放構成的儀表放大器，它的增益約為 200 倍。經放大電路放大后的信號可直接輸入 STC12C5A60S2 系列單片機，該系列單片機內置 8 路 10 位精度 ADC。

2.3 WIFI 模塊電路設計

智能溫度控制器選用 URS-WIFI-232-T 作為 WIFI 模塊，該模塊能耗低，集成度高，使用非常方便簡單。該模塊與單片機連接后通過簡單的設置即可完成模塊間的通信。

2.4 主控制器的硬件設計

智能溫度控制器的主控制器通過連接 WIFI 模塊后可最多與

每個房間的溫度情況并作出調整。

液晶顯示屏采用的是 12864 模塊，可直接與 51 單片機接口

相連，能夠顯示多種字體的字符、漢子及圖形。鍵盤采用了矩陣鍵盤，用 4 條 I/O 線作為行線，4 條 I/O 線作為列線，在行線和列線的每個交叉點上設置一個按鍵。

主控制器處理完房間溫度感應面板上傳來的信息后，通過線纜與電磁閥門組通信，將信號傳遞給閥門組。閥門組由安裝在分水器上的電磁閥組成。

3 智能溫度控制器的硬件調試

智能溫度控制器電路焊接完畢之后，不能急于上電測試，必須要對電路板進行細致的檢查，要用萬用表檢查是否有虛焊，對照原理圖檢查器件焊接和線路是否正確，是否存在器件引腳短路現象，確保各個線路均為通路。檢查各個元器件的型號是否正確，封裝是否合適。完成上述工作后，接通電源，檢查、各個供電電壓點是否正常，若如無異�，F象，可對每個元器件

分別進行調試。

4 結語

目前，市而上對于水暖供暖的控制僅停留在機械化和半智能化的水平，沒有達到智能化。通過文章所介紹的智能溫度控制器的硬件設計，只需對每個模塊經行相應的編程，用戶即可根據需要自行調整室溫，主控制器將根據采集信息自動進行處理，從而既方便了用戶又節約了能源，具有相當大的應用前景。