自保护式智能电加热控制器设计说明书讲述.docx

自保护式智能电加热控制器设计说明书设计者：李文豪，荣钰，李强，宋超指导教师：陈度华（潇湘学院 ） 作品简介本产品一种能主动预测并识别危险情况的发生，并能自主采取保护措施的电加热控制器，本产品能够对任意接入的热得快、电炉、壁炉、热水器实现对水温、室温等控制，以及定时开关、用电检测方面的功能，危险的预测和识别通过内部的环境感知系统，实时对电加热器使用环境如烟雾浓度、明火、漏电情况、人员存在情况等进行检测，单片机对这些数据进行逻辑分析，并判断是否可能发生危险，系统能在危险发生之前提前采取措施避免危险的发生。即使最终危险发生，系统也能及时采取相应的保护措施，避免危险进一步扩大。产品内部具有如短路保护电路，过流检测电路，对接入的电器实现智能化的控制的同时又全方位保障其使用的安全。本产品顺应时代的发展，可通过内置的WIFI模块联网，实现产品与产品，产品与终端PC机的通信，人们可以通过手机APP远程控制用电器得的使用，设定热得快加热预设的温度、加热时间等参数，也可以让若干产品互联组成一个小型的局域网，并通过上位机终端统一管理设备，因此本产品不仅适合于需要使用加热器的家庭和宿舍使用，也同样适合于工厂，农场等需要进行温度控制的大型场所使用。目 录第一章．研究背景及意义………………………………………………………11.1背景……………………………………………………………………11.2意义……………………………………………………………………1第二章．设计方案………………………………………………………………22.1 系统总体框架…………………………………………………………22.2 交流驱动电路设计………………………………………..………32.3 交流检测电路设计……………………………………………42.4 模糊PID的设计…………………………………………第三章． 创新点及应用………………………………………………………163.1 创新点…………………………………………………………………163.2 应用 …………………………………………………………………..参考文献…………………………………………………………………………19附录：PCB图第一章．研制背景及意义1.1背景：在家庭生活、宿舍生活中，热得快因为使用简单，价格便宜的特点而被广泛使用，但热得快却有着一下几点致命缺陷，第一点：由于市民的用电安全意识低下，加上大多热得快本身质量不合格，很容易出现漏电，就在2013年，湖南株洲就有一位六旬老人在使用热得快的过程中接触了被加热的水导致触电身亡。第二点：热得快温度无法控制，人稍微不注意就可能引起火灾。据统计，家庭中大部分火灾是因为不规范用电和用电器老化以及电加热器起火造成的安全事故，因此，人们迫切需要一种能保障电加热器等大功率电器使用安全的设备，这样不仅能提高人们的生活质量保障人们的生命财产安全，而且能减少不必要的用电浪费。 1.2意义： 为了解决电加热器安全系数低，不可控的缺陷，我们对传统温控器进行改进，设计了相应的环境监测系统对环境实时检测，并通过逻辑算法实现对危险的预测和识别，系统能在危险发生前就采取措施避免，相比于传统温控器通过纯硬件的保护电路，我们的产品通过传感器检测以及单片机的算法，软件结合硬件的方式，通过模拟人的思维能在相应的危险发生前就提前预测并将其避免，大大的提高了电加热器使用的安全性。本控制器可供大部分具有标准电气插头的电加热器使用，集合了智能控制功能以及多种安全保护电路，能够实现如加热恒温、加热定时、定时开关、调压等各种控制功能，同时内部的如漏电保护、短路保护电路又能为用电器的使用提供安全保障。本产品实现了整个热得快使用的全自动化，从侧面解决了了传统热得快不可控，安全系数低的缺陷，大大的降低了发生用电危险事故，保障了人们的生命财产安全。第二章．设计方案2.1 系统整体框架整个装置主要如下部分组成：人机交互模块、温度检测模块，主控模块、WIFI模块、交流调压模块、环境检测模块，用电检测模块构成，整体结构如下图所示：环境检测系统漏电保护模块上位机ACDC电源模块WIFI模块人机交互模块STM32单片机过零检测模块电流检测模块可控硅触发模块过零检短路保护模块其中，主控模块我们以STM32C8T6单片机为核心, 2.2寸TFT屏作为显示，WIFI模块采用ESP8266模块，温度检测模块采用DS18B20数字防水型温度传感器。环境检测系统由烟雾传感器、热释电人体传感器、火焰传感器构成，可以很好完成外部环境参数的测量。交流调压模块由大功率可控硅BT138为驱动核心，可以完成对2000W一下用电器的控制。漏电保护模块通过零序互感器进行漏电检测，互感器的输出信号送入比较器进行比较得到执行信号。