畢業(yè)設(shè)計--- 基于溫度傳感器的內(nèi)燃機水冷系統(tǒng)的設(shè)計

1、<p>　　基于溫度傳感器的內(nèi)燃機水冷系統(tǒng)的設(shè)計</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　內(nèi)燃機的發(fā)展日益受到節(jié)能、環(huán)保、安全等方面的高要求。而且內(nèi)燃機在工作時的動力性、燃油經(jīng)濟性、環(huán)保性能直接與內(nèi)燃機水溫是否符合要求有重要的關(guān)系。本設(shè)計基于以上原因，設(shè)計了冷卻水溫度智能控制系統(tǒng)。智能控制系統(tǒng)將根據(jù)冷卻水當(dāng)前水溫、工作要求等參數(shù)，以單

2、片機為控制核心元件，實現(xiàn)冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，節(jié)溫器的開閉隨發(fā)動機工況變化自動調(diào)節(jié)的目的。冷卻風(fēng)扇采用直流電機作為驅(qū)動。</p><p>　　關(guān)鍵字：內(nèi)燃機；水冷系統(tǒng)；節(jié)溫器；溫度傳感器；智能控制</p><p><b>　　1內(nèi)燃機簡介：</b></p><p>　　內(nèi)燃機，是一種動力機械，它是通過使燃料在機器內(nèi)部燃燒，并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動力

3、的熱力發(fā)動機。</p><p>　　內(nèi)燃機性能主要包括動力性能和經(jīng)濟性能。動力性能是指內(nèi)燃機發(fā)出的功率(扭矩)，表示內(nèi)燃機在能量轉(zhuǎn)換中量的大小，標(biāo)志動力性能的參數(shù)有扭矩和功率等。經(jīng)濟性能是指發(fā)出一定功率時燃料消耗的多少，表示能量轉(zhuǎn)換中質(zhì)的優(yōu)劣，標(biāo)志經(jīng)濟性能的參數(shù)有熱效率和燃料消耗率。</p><p>　　而內(nèi)燃機工作溫度的控制對內(nèi)燃機工作效率以及性能影響極其重要。使發(fā)動機在所有工況下都保持

4、在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。</p><p>　　2方案設(shè)計的目的與意義：</p><p>　　發(fā)動機工作時，由于燃料的燃燒，氣缸內(nèi)氣體溫度高達(dá)1927℃--2527℃，大</p><p>　　約1/3做功轉(zhuǎn)換為機械能，另外大部分隨廢氣排出，其余則被發(fā)動機零件吸收，使發(fā)動機零部件溫度升高，特別是直接與高溫氣體接觸的零件，若不及時冷卻，則難以保證發(fā)動機正常工作。</p&

5、gt;<p>　　高溫會破壞氣缸壁上的潤滑油膜,使?jié)櫥脱趸冑|(zhì),以致活塞、活塞環(huán)和氣缸套嚴(yán)重磨損、咬傷或粘著。此外，過高的溫度還會使進(jìn)入氣缸的空氣密度降低，引起爆震、早燃等不正常燃燒現(xiàn)象。內(nèi)燃機在工作時的動力性、燃油經(jīng)濟性、環(huán)保性能直接與內(nèi)燃機水溫是否符合要求有重要的關(guān)系。內(nèi)燃機各工況下，水套散熱量呈非線性關(guān)系變化，冷卻系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)內(nèi)燃機水溫， 自動調(diào)節(jié)冷卻強度，以使內(nèi)燃機獲得可靠和有效的熱狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能、減排的效果

6、。為了保證內(nèi)燃機正常、可靠的運轉(zhuǎn)，必須通過冷卻系統(tǒng)對這些高溫機件冷卻。隨著燃油價格的上漲和環(huán)境保護(hù)的壓力，冷卻技術(shù)已成為優(yōu)化內(nèi)燃機溫度控制，提高燃油效率及改進(jìn)環(huán)境特性的重要環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　3水冷系統(tǒng)簡介：</b></p><p>　　水冷系統(tǒng)使高溫機件的熱量先傳給水，然后再將熱量散掉。水冷系統(tǒng)由節(jié)溫器、散熱器、風(fēng)扇、水泵和水套等組成。在氣缸蓋和機件

7、中鑄有存水的水套，以便使水接近受熱機件。一般采用結(jié)構(gòu)緊湊、輸水量大的離心水泵，由曲軸通過皮帶驅(qū)動水泵。冷卻水經(jīng)水泵供入水套并從氣缸壁和氣缸蓋吸收熱量后流入散熱器的上水箱內(nèi)。在散熱器的上下水箱間排列有許多用金屬材料制成的扁平直管，管的周圍裝有許多薄的散熱片。風(fēng)扇安裝在水泵皮帶輪上，風(fēng)扇帶動空氣高速從散熱片間流過散熱器。散熱器上水箱內(nèi)的熱水在流過散熱器的扁平管內(nèi)流往下水箱時，將熱量傳給空氣而得到冷卻。這種用泵強迫冷卻水循環(huán)的系統(tǒng)稱為強制冷卻

8、系統(tǒng)。還有一種不用泵的自然對流冷卻系統(tǒng)。</p><p>　　水冷式發(fā)動機保持正常工作，其冷卻水的溫度應(yīng)在80℃--90℃之間，</p><p>　　此時：氣缸壁溫度不超過200℃--300℃</p><p>　　汽缸蓋，活塞頂部的溫度不超過300℃--400℃</p><p>　　潤滑油溫度在70℃--90℃</p><

9、p>　　風(fēng)冷發(fā)動機鋁氣缸壁的溫度準(zhǔn)許在150℃--180℃</p><p>　　鋁氣缸蓋則為160℃--200℃</p><p><b>　　4節(jié)溫器簡介：</b></p><p>　　節(jié)溫器是控制冷卻液流動路徑的閥門。是一種自動調(diào)溫裝置，通常含有感溫組件，借著膨脹或冷縮來開啟、關(guān)掉空氣、氣體或液體的流動。內(nèi)燃機節(jié)溫器可以根據(jù)冷卻水溫度的

10、高低自動調(diào)節(jié)進(jìn)入散熱器的水量，改變水的循環(huán)范圍，以調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)的散熱能力，保證內(nèi)燃機在合適的溫度范圍內(nèi)工作。常用節(jié)溫器為蠟式節(jié)溫器。</p><p>　　這里選用電磁繼電器控制的電磁閥來代替。配合使用溫度傳感器。溫度傳感器將測量的溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送給電磁繼電器，電磁繼電器控制電磁閥來控制發(fā)動機與散熱器的通道。</p><p>　　電磁繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入

11、回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流。較低的電壓去控制較大電流。較高的電壓的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。</p><p>　　電磁繼電器一般由 電磁鐵,銜鐵,彈簧片，觸點 等組成的，其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分構(gòu)成。電磁繼電器還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動化控制。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電

12、流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。

13、 </p><p>　　溫度傳感器和電磁繼電器都布置在節(jié)溫器內(nèi)部，如圖為簡示安裝圖</p><p><b>　　5控制系統(tǒng)方案：</b></p><p><b>　　5.1系統(tǒng)框圖：</b></p><p>　　整個系統(tǒng)的控制器核心為單片機，輔以溫度檢測，最終實現(xiàn)對內(nèi)燃機各個

14、工況下的控制，系統(tǒng)框圖如下：</p><p>　　本設(shè)計主要研究了冷卻系統(tǒng)節(jié)溫器、風(fēng)扇的電子智能驅(qū)動，設(shè)計了以單片機為控制核心的微控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了電動風(fēng)扇和電控節(jié)溫器協(xié)調(diào)下的對冷卻系統(tǒng)水溫的精確調(diào)節(jié)，從而保證了汽車在預(yù)熱、過熱及正常運轉(zhuǎn)等各種工況下的可靠。</p><p>　　單片機根據(jù)檢測來的溫度數(shù)據(jù)處理分析向執(zhí)行元件發(fā)出控制信號，使其完成如下操作：電控冷卻風(fēng)扇不工作。電控節(jié)溫器處于小循

15、環(huán)狀態(tài)，發(fā)動機水溫上升很快；當(dāng)水溫升至80℃ ，單片機根據(jù)檢測來的溫度數(shù)據(jù)及溫度變化數(shù)據(jù)處理分析向執(zhí)行元件發(fā)出控制信號，使電控節(jié)溫器的加熱電阻絲斷電，進(jìn)人大循環(huán)控制狀態(tài)；當(dāng)水溫高于90℃時，單片機經(jīng)數(shù)據(jù)分析發(fā)出控制指令使電控冷卻風(fēng)扇工作，而此時節(jié)溫器仍處于大循環(huán)狀態(tài)，這時冷卻系統(tǒng)的冷卻能力最大，實現(xiàn)快速降溫；當(dāng)發(fā)動機水溫降至9O℃，溫度變化較慢時，單片機根據(jù)采樣數(shù)據(jù)分析處理發(fā)出控制指令，使電控冷卻風(fēng)扇不工作，電控節(jié)溫器處于大循環(huán)狀態(tài)。這

16、樣，直到發(fā)動機水溫返升高90℃ 。電控冷卻風(fēng)扇又重新工作。</p><p>　　5.2單片機的選擇：</p><p>　　AT89S52單片機特點與性能</p><p>　　AT89S52單片機是一種低功耗高性能的CMOS8位微控制器，內(nèi)置8KB可在線編程閃存。該器件采用Atmel公司的高密度非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，其指令與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的80C51指令集兼容。片內(nèi)程序存儲

17、器允許重復(fù)在線編程，允許程序存儲器在系統(tǒng)內(nèi)通過SPI串行口改寫或用同用的非易失性存儲器改寫。通過把通用的8位CPU與可在線下載的Flash集成在一個芯片上，AT89S52便成為一個高效的微型計算機。它的應(yīng)用范圍廣，可用于解決復(fù)雜的控制問題，且成本較低。</p><p>　　AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，二個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計

18、數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。</p><p>　　單片機最小系統(tǒng)的構(gòu)成</p><p>　　89S52

19、是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單﹑可靠。用89S52單片機構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖89S52單片機最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點：</p><p>　　有可供用戶使用的大量I/O口線。</p><p>　　內(nèi)部存儲器容量有限。</p><p&g

20、t;　　應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。</p><p><b>　　一 時鐘電路</b></p><p>　　89S52雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。89S52單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計采用最常用

21、的內(nèi)部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2MHZ到12MHZ之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振的速度有少許影響，CX1、CX2可在20pF到100pF之間取值。所以本設(shè)計中，振蕩晶體選擇12MHZ,電容選擇30pF。</p><p><b>　　單片機時鐘電路</b></p><p><

22、b>　　二 復(fù)位電路</b></p><p>　　89S52的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的S5P2,施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。</p><p>　　復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。只要V

23、CC的上升時間不超過1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。時鐘頻率用12MHZ時C取10uF,R取10KΩ。本設(shè)計就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源VCC接通而實現(xiàn)的。按鍵手動復(fù)位電路見圖。時鐘頻率選用12MHZ時，C取10uF,R1取10KΩ。</p><p><b>　　復(fù)位電路</b></p><p>　

24、　89S52單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　5.3測溫電路設(shè)計：</p><p>　　5.3.1溫度傳感器的選用</p><p>　　本設(shè)計中，需要采集內(nèi)燃機冷卻水的溫度，用以實時監(jiān)測冷卻水溫</p><p>　　采用智能溫度傳感器DS18B20來進(jìn)行溫度的測量：</p><p>　　DS18B20是美國DALLA

25、S半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改</p><p>　　進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B2

26、0供電，而無需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。</p><p><b>　　DS18B20介紹</b></p><p><b>　　技術(shù)性能描述 </b></p><p>　　（1）獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊

27、。 </p><p>　?。?）測溫范圍 －55℃～+125℃，固有測溫分辨率0.5℃。 </p><p>　?。?）支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個，實現(xiàn)多點測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。 </p><p>　?。?）工作電源: 3~5V/DC </p><p&g

28、t;　?。?）在使用中不需要任何外圍元件 </p><p>　　（6） 測量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送 </p><p>　?。?）不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6 </p><p>　　（8）適用于DN15~25, DN40~DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫 </p><p>　?。?） 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, M12X1.5

29、, G1/2”任選 </p><p>　?。?0）PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。 </p><p><b>　　封裝引腳圖</b></p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　DS18B20工作原理 </p><p>　　DS18B20的讀

30、寫時序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由2s 減為750ms。 DS18B20測溫原理如圖3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對 低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)

31、器1的預(yù)置值減到0時，</p><p>　　溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1重 新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測溫度。圖3中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預(yù)置值。 </p><p>　　DS18B20測溫原理框圖 </

32、p><p>　　DS18B20有4個主要的數(shù)據(jù)部件： （1）光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位 （28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用 是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B

33、20的目的。 （2）DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號擴展的二進(jìn)制補碼讀數(shù)形式提供，以 0.0625℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號位。 </p><p>　　表1: DS18B20溫度值格式表 </p><p>　　這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0， 這5

34、位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實際 溫度。 例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625℃的數(shù)字輸出為FE6FH，-55℃的數(shù)字輸出為FC90H 。</p><p>　　表2: DS18B20溫度數(shù)據(jù)表 </p><p>　　（3）DS

35、18B20溫度傳感器的存儲器 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。 （4）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下：</p><p>　　表3：配置寄存器結(jié)構(gòu) </p><p>　　低五位一直都是"1"，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試

36、模式。在DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用 戶不要去改動。R1和R0用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時被設(shè)置為12位） </p><p>　　表4：溫度分辨率設(shè)置表 </p><p>　　5.3.2 DS18B20供電方式</p><p>　　要想使DS18B20進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換，I/O線必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量，由 于每個DS1

37、8B20在溫度轉(zhuǎn)換期間工作電流達(dá)到1mA，當(dāng)幾個溫度傳感器掛在同一根I/O線上進(jìn)行多點測溫時，只靠4.7K上拉電阻就無法提供足夠的 能量，會造成無法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。</p><p>　　本設(shè)計采用DS18B20的外部電源供電方式</p><p>　　在外部電源供電方式下，DS18B20工作電源由VDD引腳接入，此時I/O線不需要強上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保證 轉(zhuǎn)換精度，

38、同時在總線上理論可以掛接任意多個DS18B20傳感器，組成多點測溫系統(tǒng)。注意：在外部供電的方式下，DS18B20的GND引腳不能懸空 ，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85℃。</p><p><b>　　外部電源供電方式</b></p><p>　　5.3.3 DS18B20使用中注意事項</p><p>　　DSB1820雖然具有測溫系統(tǒng)

39、簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： </p><p>　　1較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此 ，在對DS1820進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對 DS1820操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。 </p><

40、p>　　2在DS1820的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS1820數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個 DS1820，在實際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛DS1820超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進(jìn)行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時 要加以注意。 </p><p>　　3連接DS1820的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的 測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當(dāng)將總

41、線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達(dá)150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正 常通訊距離進(jìn)一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此，在用DS1820進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考 慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 </p><p>　　4 在DS1820測溫程序設(shè)計中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號，一旦 某個DS1820

42、接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點在進(jìn)行DS1820硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予 一定的重視。 測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。</p><p>　　5.4 電磁繼電器的選擇：</p><p>　　繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號而動作的自動控制電器，常用的電磁式繼電器有

43、電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器和時間繼電器。電磁式繼電器一般由控制線圈、鐵芯、銜鐵、觸點簧片等組成，控制線圈和接點組之間是相互絕緣的，因此，能夠為控制電路起到良好的電氣隔離作用。當(dāng)我們在繼電器的線圈兩頭加上其線圈的額定的電壓時，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返

44、回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的接通、切斷的開關(guān)目的。基于本次設(shè)計的要求，我們在電路中選用了電壓繼電器，用來切換冷卻水流通路徑，即行使節(jié)溫器的作用。當(dāng)溫度高于80攝氏度時，繼電器吸合，使冷卻水流經(jīng)散熱片，冷卻水處在大循環(huán)下，散熱能力加強。繼電器的開合信號由控制器發(fā)出。本設(shè)計所使用的繼電器連接圖如圖所示</p><p><b>　　繼電器連接圖&l

45、t;/b></p><p><b>　　5.5報警器電路：</b></p><p>　　蜂鳴器屬于低成本器件，所以在很多設(shè)計中均采用蜂鳴器來實現(xiàn)報警功能。本設(shè)計中也包含了蜂鳴器電路。如圖所示，由于驅(qū)動蜂鳴器需要比較大的驅(qū)動電流，所以利用了三極管8550 來增加驅(qū)動能力。電阻R主要作為限流保護(hù)電阻，防止電流過大。本設(shè)計中蜂鳴器采用電平驅(qū)動，P2.6輸出高電平將觸發(fā)

46、蜂鳴器。</p><p><b>　　報警電路</b></p><p>　　5.6 冷卻電機驅(qū)動電路設(shè)計：</p><p>　　考慮到冷卻風(fēng)扇的功率為40W左右，而汽車電瓶通常為24V，現(xiàn)選擇24V直流電機作為冷卻風(fēng)扇的驅(qū)動電機。為控制電機的方便，先選擇H橋電路驅(qū)動電機，H橋可以根據(jù)需要搭建也可以使用集成芯片L298N。L298N為恒壓恒流橋式

47、2A驅(qū)動芯片。</p><p><b>　　電機驅(qū)動完整電路</b></p><p>　　6 應(yīng)用前景與設(shè)計的不足之處：</p><p>　　本次設(shè)計的內(nèi)容為內(nèi)燃機冷卻水溫度控制系統(tǒng)，設(shè)計之初，了解了內(nèi)燃機冷卻方式和內(nèi)燃機冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。由于大多內(nèi)燃機采用水冷方式，即通過冷卻風(fēng)扇，帶動空氣通過散熱片，以此達(dá)到散熱的目的。冷卻水的溫度對內(nèi)燃機的性

48、能有很大影響，且目前，內(nèi)燃機在環(huán)保、節(jié)能方面的要求越來越高。綜合比較冷卻風(fēng)扇的幾種驅(qū)動方式的優(yōu)缺點值后。本設(shè)計采用直流電機驅(qū)動冷卻風(fēng)扇，并設(shè)計了以單片機為控制核心的控制系統(tǒng)。滿足內(nèi)燃機在各個工況下對冷卻水溫度的要求。</p><p>　　但此設(shè)計距離實際應(yīng)用還有段距離，因為設(shè)計的過程中并沒有考慮到內(nèi)燃機冷卻水流通路徑的分布和冷卻空氣的功率對冷卻水溫度的影響。這樣初步的設(shè)計的風(fēng)扇能滿足發(fā)動機對散熱性能的要求。盡管從

49、理論上說明了電動風(fēng)扇應(yīng)用于客車上的可行性，但是在實際應(yīng)用中會涉及到很多問題，比如水箱、發(fā)電機的配合，還有空間布置的問題。電動風(fēng)扇還有一個特點是風(fēng)阻增大，風(fēng)量迅速下降，如何提高高靜壓下風(fēng)扇的保風(fēng)量是目前的技術(shù)難點，也是目前影響其在客車上使用的關(guān)鍵。這也是本設(shè)計的改進(jìn)方向。</p><p>　　7設(shè)計心得與改進(jìn)意見：</p><p>　　通過將近一周的時間，在指導(dǎo)老師的幫助下，應(yīng)用自己之前所學(xué)

50、的理論知識，查閱相關(guān)資料，完成了一個基于溫度傳感器和電磁繼電器的發(fā)動機水冷系統(tǒng)的設(shè)計。鍛煉的自己獨立思考，獨立完成工作的能力，了解了內(nèi)燃機水冷系統(tǒng)的過程和原理，培養(yǎng)了根據(jù)課題需要查閱相關(guān)文獻(xiàn)的能力；掌握簡單的傳感器電路分析方法和工程設(shè)計方法；為以后從事相關(guān)工作打下了一個良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　由于溫度傳感器測溫范圍在-55℃—+125℃之間，而由于天氣的影響，特別是東北地區(qū)，冬天多達(dá)零下30℃左右，還有

51、水的沸點是100℃，所以溫度傳感器工作溫度大約在-30℃到+100℃之間，而實際敏感測溫范圍在80 ℃——90 ℃之間，符合溫度傳感器的性能要求。但長期工作在液體環(huán)境中，而且發(fā)動機內(nèi)部存在震動，都會影響元件的工作性能，所以在防腐方面和防震方面應(yīng)該做一些技術(shù)處理，如果應(yīng)用到實際中，還會出現(xiàn)各種各樣的意想不到的影響因素，都值得考慮進(jìn)去。此課題的繼續(xù)研究是必要的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)<

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