一種掉電自動(dòng)開(kāi)閥的采暖室溫控制器電路設計

　　主控電路

　　本方案以MSP430F4152為例(也可以選用其他的MCU)，利用其內部的硬件UART與M-BUS電路通訊，軟件通訊協(xié)議，市場(chǎng)上在供熱計量領(lǐng)域應用最多的是CJ/T188-2004規約與EN13757規約，可以根據自身的需要添加，復位電路采用普通的RC組合方式即可。

　　測溫電路

　　本方案測溫采用的是橋路測溫，如下圖5所示，測溫元件采用的是NTC熱敏電阻，阻值選用10kΩ。測溫橋路一端采用高精度的電阻作為AD采樣的參考值，而他們的工作電壓采用的是VCC，VCC可以通過(guò)一個(gè)PNP的三極管控制導通/截止，以便進(jìn)行功耗管理;AD是利用MSP430F4152內部的10-BIT的硬件數轉換模塊進(jìn)行采樣，參考電壓也選用VCC;通過(guò)這種設置，可以消除VCC自身波動(dòng)引起的測量誤差。

　　M-Bus通訊電路

　　暖通領(lǐng)域里面，為了與熱量表系統能兼容，大多數工程采用M-Bus通訊，所以，本設計里面有線(xiàn)遠傳通訊里面也采用此方案，具體電路如圖6所示，在M-Bus總線(xiàn)輸入端，加入TVS管保護;M-Bus通訊芯片采用TI的TSS721A方案;TSS721A與單片機MSP430之間的通訊用光耦隔離，由于TSS721A通訊時(shí)數據有反射，這里硬件沒(méi)有做處理，反射的數據會(huì )直接進(jìn)入MSP430，因此在對MSP430進(jìn)行通訊操作時(shí)，需對這些反射數據進(jìn)行處理，以便保證數據通訊的正確性。

　　閥門(mén)控制電路

　　本設計選用的閥門(mén)采用的是市場(chǎng)常見(jiàn)的5V電動(dòng)球閥，球閥驅動(dòng)采用的是分立器件搭成的H橋驅動(dòng)，如圖7所示。H橋分為兩個(gè)半橋并分開(kāi)接不同的電源，Q60的E極與Vmotor相接，Q61的E極與Vpower相接;Vmotor與Vpower用一個(gè)二極管1N4007相接。C13為1F的超級電容，用于存儲掉電開(kāi)閥所需的能量。

　　系統供電正常情況下，閥門(mén)動(dòng)作完畢后，MCU控制閥門(mén)的控制口MOTOR_OPEN與MOTOR_CLOSE都處于低電平狀態(tài)，兩個(gè)半橋橋路都不導通，電機保持之前的狀態(tài);當系統掉電時(shí)，Vpower電壓下降接近0V，Vmotor由于有超級電容C13而繼續存在，此時(shí)Q10會(huì )導通，從而使得Q60、Q63、Q65導通，電動(dòng)球閥則開(kāi)始執行自動(dòng)開(kāi)閥的動(dòng)作，C13存儲的能量足以維持進(jìn)行一次的開(kāi)閥動(dòng)作的時(shí)間，整個(gè)掉電自動(dòng)開(kāi)閥的電路不需要MCU參與，從硬件實(shí)現自動(dòng)開(kāi)閥。

　　市場(chǎng)上常用來(lái)控制閥門(mén)驅動(dòng)的H橋電路的電源是合在一塊的，即Vmotor與Vpower連接在一起，而本設計將其分開(kāi)，因為實(shí)際的操作過(guò)程中也有可能出現閥門(mén)正在關(guān)閥的時(shí)候掉電，此時(shí)如果H橋的電源連在一塊，則勢必會(huì )浪費存儲在C13上的能量去完成一次關(guān)閥操作，然后再執行開(kāi)閥，這樣會(huì )造成能量的浪費，因此本設計將H橋分開(kāi)供電，使系統有足夠的能量保證閥門(mén)的正常自動(dòng)開(kāi)閥。

　　參考文獻：
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