基于PIC16C71的數字水溫配制閥的設計

摘要：設計了一種基于PIC16C71單片機的數字水溫配制閥。該配制閥采用NTC熱敏電阻作溫度傳感器，與固定電阻組成簡單分壓電路作為水溫測量電路，利用PIC16C71單片機內置的8位A／D轉換器把熱敏電阻上的模擬電壓轉換為數字量，PIC16C71單片機控制直流電機驅動混水閥調節冷熱水的混合比例實現水溫調節。給出了控制電路圖，對水溫測量電路的參數選擇和測溫精度作了詳細討論。實驗和分析表明，選用阻值較大的NTC熱敏電阻和分壓電阻可較好地解決熱敏電阻因功耗較大造成的熱擊穿問題。
關鍵詞：PIC16C71；NTC熱敏電阻；水溫；控制閥

隨著社會的發展，各種熱水器及管道熱水進入千家萬戶，人們在不同場合對水溫的要求是多種多樣的，經常需要把熱水和冷水混合到需要的溫度。可以控制各種熱水器及管道熱水的出水溫度，能快速準確地調制出所需溫度的熱水，可用于淋浴、洗漱及其他需要恒溫熱水場所的水溫智能配制閥，是一個有應用價值的技術。本設計正是順應這種需要，以PIC16C71芯片為核心，控制機械部分自動調整冷水和熱水的混合比例，實現出水水溫的自動控制，解決了由于水壓波動、水溫變化或出水量改變引起的水溫忽冷忽燙的難題，比手動調節用水溫度方式有明顯的節水效果。

1 系統結構和工作原理
熱水和自來水作為控制閥的2個輸入，利用混水閥控制冷、熱水輸入量和比例，混合后的水經出水口流出，供用戶使用。安裝在出水口的溫度傳感器感測出水口處的溫度并通過測溫電路傳送給單片機。該調溫水閥的組成如圖1所示。當出水開關打開時，單片機把溫度傳感器測量的出水口處的溫度與設定溫度進行比較，需要時由PIC16C71來控制直流電機帶動混水閥，來調整進入水閥的冷、熱水的比例，從而控制出水的溫度，當電機轉到頭時，單片機得到相應的信號，終止電機繼續同向轉動。通過溫升或溫降按鍵在25～50℃范圍內對用水溫度進行設置，LED數碼管顯示設定的用水溫度值。若設定溫度與傳感器檢測的溫度不符，根據二者溫差的大小，單片機輸出不同寬度的脈沖電壓信號控制直流電動機按不同的速度轉動，通過傳動機構驅動冷熱水混合閥，改變冷水和熱水的流入比例。當外界條件再次發生變化時，如水壓減小或增大等，出水管水溫與設定溫度出現溫差，此時單片機再一次控制電機轉動，對水溫進行自動調節，使出水口水溫自動與設定用水溫度保持一致。