李瑞紅 朱嘉琪 全永富

摘要：本研究是基于混凝土養(yǎng)生階段設(shè)計(jì)的一種溫度測(cè)量與溫度調(diào)控裝置，可對(duì)混凝土的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和調(diào)控，該裝置可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用，亦可以在道路施工工地使用，工程人員可非常方便對(duì)混凝土溫度實(shí)時(shí)測(cè)量和溫度調(diào)控，以使路面的混凝土達(dá)到最佳的養(yǎng)生溫度。

關(guān)鍵詞：混凝土;溫度調(diào)控;溫度測(cè)量

中圖分類號(hào)：TU642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）11-0008-01

0 引言

當(dāng)前建筑行業(yè)測(cè)量控制混凝土路面的溫度方法很繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。本文設(shè)計(jì)的便攜持式溫度測(cè)控裝置可方便準(zhǔn)確的測(cè)量與調(diào)控混凝土路面的溫度值并顯示出來(lái)，可以更好的促進(jìn)道路養(yǎng)生。一些重要道路養(yǎng)生階段的溫度控制在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用十分重要，特別在局部路段晝夜溫差大的地區(qū)，國(guó)內(nèi)一直是沿用自然溫度養(yǎng)生的方法，這種方法減少了人為干預(yù)，但降低了道路使用壽命。更重要的是，不能保證一些重要路段短時(shí)就能夠使用。隨著建筑工程要求的提高，道路養(yǎng)生階段不斷增加了人為干預(yù)程度。本設(shè)計(jì)裝置就是采用一種控制器對(duì)道路養(yǎng)生階段的溫度進(jìn)行人為干預(yù)，使道路養(yǎng)生溫度達(dá)到最佳狀態(tài)。

1 溫控裝置設(shè)計(jì)過(guò)程

1.1 溫度測(cè)控裝置的傳感器選擇

溫度測(cè)控裝置使用PT100防水型溫度傳感器，PT100溫度傳感器還具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)，PT100溫度傳感器為正溫度系數(shù)熱電阻傳感器，其阻值隨溫度增加而增加。通常將PT100放在電橋的橋臂上，溫度變化時(shí)，熱電阻兩端的電壓信號(hào)被送到儀器放大器LM358的輸入端，經(jīng)過(guò)儀器放大器放大后的電壓輸出送給單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換接口，從而把熱電阻的阻值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。

1.2 溫度測(cè)控裝置的控制器和顯示裝置選擇與設(shè)計(jì)

溫度測(cè)控裝置的控制器選STC12C5A60S2，顯示部分選用LCD1602液晶顯示，屏幕可顯示PT100編號(hào)和相應(yīng)編號(hào)所測(cè)量的濕值。P1口是單片機(jī)的A/D接口，P1接口通過(guò)放大器連接8個(gè)PT100傳感器。單片機(jī)P0口與LCD1602的數(shù)據(jù)接口連接。

1.3 電源及功能按鍵電路設(shè)計(jì)

溫度測(cè)控裝置電源轉(zhuǎn)換可通過(guò)5V電源適配器，供給控制板和傳感器供電，電路如圖1所示。溫度測(cè)量功能按鍵有3個(gè)，分別為溫度閾值設(shè)置按鍵，測(cè)量開始按鍵和溫度測(cè)量值保持按鍵，控制按鍵電路如圖2所示。

1.4 報(bào)警電路及電加熱設(shè)計(jì)

此部分電路功能為若8個(gè)Pt100任何一個(gè)測(cè)量的值高于或低于事先設(shè)定的閾值，則電路驅(qū)動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，并在液晶屏上顯示出現(xiàn)溫度異常的PT100的編號(hào)，提示工作人員傳感器監(jiān)測(cè)的溫度出現(xiàn)異常，報(bào)警電路如圖3所示，加熱電路由繼電器構(gòu)成，通過(guò)繼電器分別外接加熱毯，即可對(duì)加熱對(duì)象進(jìn)行加熱，加熱電路如圖4所示。

2 溫控裝置設(shè)計(jì)要求

本設(shè)計(jì)用混凝土溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制，通過(guò)對(duì)單片機(jī)編程設(shè)定混凝土的上下限溫度，若采集的溫度信號(hào)超出范圍則自動(dòng)報(bào)警，并進(jìn)行自動(dòng)加熱或冷卻處理，直至將溫度限制在要求范圍之內(nèi)，對(duì)溫度的檢測(cè)和控制精度要求較高。本設(shè)計(jì)裝置采用Pt100溫度傳感器。設(shè)計(jì)要求如下：

（1）系統(tǒng)設(shè)定溫度控制范圍在5℃-60℃可調(diào);

（2）溫控精度檢測(cè)誤差在±0.5℃;

（3）溫度值動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示;

（4）蜂鳴器報(bào)警功能;

（5）溫度超出范圍時(shí)自動(dòng)加熱。

本設(shè)計(jì)最終實(shí)現(xiàn)混凝土溫度監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制裝置，以STC12C5 A60S2單片機(jī)為核心，利用Pt100溫度傳感器作為溫度檢測(cè)元件采集溫度信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)LCD1602動(dòng)態(tài)顯示。通過(guò)編程設(shè)定混泥土最佳溫度范圍在5℃-60℃可調(diào)，如果溫度不在規(guī)定范圍內(nèi)，則蜂鳴器報(bào)警，自動(dòng)加熱或者自然冷卻。

參考文獻(xiàn)

[1] 明光，張欣.傳感器電路基本應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012：125-126.

[2] 郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008：210-300.

[3] 薛定宇.反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析[M].北京：清華大學(xué)出版社，2015：7-90.