基于直流PTC熱敏電阻恒溫控制系統的設計

中心議題：

•恒溫控制系統總體設計方案
•PTC熱敏電阻介紹
•數字溫度計DS18B20介紹
•恒溫控制系統軟件設計
解決方案：

•采用AT89C2051為控制核心
•采用直流PTC熱敏電阻為加熱材料
•數字溫度計DS18B20實(shí)時(shí)采集溫度

1、引言　　

現有的加熱器大都采用電熱管、電熱絲等傳統器件加熱，電熱管的外殼為不銹鋼制成的鋼管，內有發(fā)熱元件電阻絲，加熱時(shí)通過(guò)電阻絲及鋼管向外界傳熱，當空氣不流動(dòng)時(shí)，電熱管的熱量就散不出去，溫度會(huì )越來(lái)越高，嚴重時(shí)會(huì )燒毀電熱管，甚至發(fā)生火災。而PTC熱敏電阻作為發(fā)熱材料，具有節能恒溫、無(wú)明火、安全性好、發(fā)熱量較易調節、受電源電壓的波動(dòng)影響小、升溫迅速等特點(diǎn)，因此，設計使用PTC熱敏電阻做加熱材料的恒溫加熱系統對安全度要求較高的應用是很有意義的?！　?/p>

2、系統總體設計方案　　

本系統采用AT89C2051為控制核心，PTC熱敏電阻對加熱區域進(jìn)行加熱，數字溫度計DS18B20實(shí)時(shí)采集溫度，由外設鍵盤(pán)設定所要加熱溫度值的上限和下限， 通過(guò)實(shí)時(shí)采集到的溫度值與設定溫度值的比較，確定是否達到所設定的溫度范圍，由AT89C2051控制多路繼電器實(shí)現對多片PTC熱敏電阻(一路繼電器控制一片PTC熱敏電阻)工作狀態(tài)的開(kāi)關(guān)控制，使加熱區域溫度維持在設定的溫度范圍內。系統原理圖如圖1所示。

3、單片機控制加熱　　

3.1 單片機系統　　

AT89C2051是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，期間采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和2K字節Flash閃速存儲器，128字節內部RAM，15個(gè)I/O口線(xiàn)，2個(gè)16位定時(shí)/計數器，1個(gè)5向量?jì)杉壷袛嘟Y構，1個(gè)全雙工串行通信口，內置1個(gè)精密比較器，片內振蕩器及時(shí)鐘電路?！　?/p>

3.2 PTC熱敏電阻　　

PTC是英文Positive Temperature Coefficie-nt的縮寫(xiě)，即為正溫度系數，其電阻阻值隨溫度的升高而增大。PTC熱敏電阻在未達到一個(gè)特定的溫度之前，電阻阻值隨溫度的變化非常緩慢，當超過(guò)這個(gè)溫度時(shí)，PTC熱敏電阻的阻值急劇增大，發(fā)生阻值劇變的這個(gè)溫度，稱(chēng)之為居里溫度，它是PTC熱敏電阻的一個(gè)重要技術(shù)指標?！　?/p>

圖2為PTC熱敏電阻的電流-時(shí)間特性。