基于單片機(jī)的變壓器油溫監(jiān)測裝置[設(shè)計(jì)、開題、綜述]

1、BI YE SHE JI（二零屆）基于單片機(jī)的變壓器油溫監(jiān)測裝置所在學(xué)院5專業(yè)班級測控技術(shù)與儀器學(xué)號職稱學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師本文設(shè)汁了一種變壓器溫度監(jiān)測系統(tǒng)，對油浸式變壓器進(jìn)行溫度監(jiān)測，以保 證變壓器安全運(yùn)行。變壓器溫度監(jiān)測系統(tǒng)以PIC16C924單片機(jī)為核心構(gòu)成監(jiān)測系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)對多點(diǎn) 溫度采集、監(jiān)測和顯示、報(bào)警等功能。系統(tǒng)由熱電阻傳感器、信號采集與調(diào)理電 路、A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成信號的輸入通道，用于采集變壓器內(nèi)部的油溫信號。然后 將溫度值與設(shè)定的溫度上限值進(jìn)行比較，判定是否超過上限溫度，若是則啟動(dòng)報(bào) 警功能，不是就送LED顯示當(dāng)前溫度。使用者可以通過所顯示的溫度來觀察變 壓器內(nèi)部的溫度情況，了解容

2、易發(fā)生故障的地方，以達(dá)到監(jiān)測的目的。本文設(shè)計(jì) 完成了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)，并提出了一種適用于中小型變壓器的故障監(jiān)測系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：變壓器，PIC16C924,油溫監(jiān)測Monitoring equipment of transformer oil temperature basedon MCUAbstractThis paper introduces the design of transfonner temperature monitoring system, for oil-inimersed transformer process temperature monitoring, to ensure

3、 the transfonner for safe operation.Transformer temperature monitoring system based on PIC16C924 MCU as the core monitoring system. To achieve several points temperature collecting, monitoring and display, alann and so on. System is consist of Thermal Resistive Sensors, signa! collection and signal

4、conditioning circuit, AD converter circuit to be the signal input channel, used to collect the signal of transformer internal oil teinpernture. Then will use tern penUure coin pared with setting maximum umber, judge it whether over the limit temperature, if true start alarm function, if not use the

5、LED display the current temperature. Users can through the shown teinperature to observe teinperature condition of transformer inner, to know where prone to fault, in order to achieve the purpose of monitoring. This paper design completed the system hardware and software design, and put forward a su

6、itable for small and medium-sized transfonner fault monitoring system.Keywords: transformer PIC16C924, oil temperature monitoring目錄IIIAbstract1緒論1課題的來源1.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀1.3研究內(nèi)容、難點(diǎn)1.4預(yù)期達(dá)到的U標(biāo)2變壓器2.1常見的變壓器種類2.2變壓器的發(fā)熱2.3變壓器的在線監(jiān)測及其方法3基于單片機(jī)的變壓器油溫控制系統(tǒng)的硬件選型3.1控制芯片的選型3.1.1 AT8951系列單片機(jī)3.1.2 AVR系列單片機(jī)3.1.3 PIC單片機(jī)3.2溫度

7、傳感器的選型3.2.1熱電偶溫度傳感器3.2.2熱電阻溫度傳感器3.3顯示部分的選型4電路設(shè)計(jì)4.1總體分析設(shè)計(jì)4.2溫度監(jiān)測電路設(shè)計(jì)4.3報(bào)警電路設(shè)計(jì)4.4按鍵接口設(shè)計(jì)4.5顯示電路設(shè)計(jì)4.6整體電路圖5系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.1軟件設(shè)計(jì)簡介5.2系統(tǒng)主程序流程圖5.3初始化程序5.4延時(shí)子程序5.5標(biāo)度變換子程序5.6數(shù)碼管顯示子程序IV1012121213131516171717181919205215.7修改報(bào)警上限程序 結(jié)論參考文獻(xiàn)致謝附錄附圖1附錄圖22223252626275基于乳片機(jī)的變壓器油溫檢測裝s1緒論1.1課題的來源大型變壓器在輸變電系統(tǒng)中起到的作用極其重要，其是否能安全穩(wěn)定

8、運(yùn)行 將影響到供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。所以對變壓器的性能進(jìn)行在線監(jiān)測就 具有非常重要的意義，這樣能通過監(jiān)測設(shè)備及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的安全隱患以防 止事故的發(fā)生山現(xiàn)變壓器過熱故障通常為變壓器內(nèi)部局部過熱、溫度升高，統(tǒng)計(jì)表明基于過 熱性故障所占的比例最大，因此研究變壓器的過熱故障具有很大的實(shí)用價(jià)值。 設(shè)計(jì)基于溫度場的變壓器油溫在線監(jiān)測系統(tǒng)，為探尋溫度變化規(guī)律奠定基礎(chǔ)。變壓器油溫?zé)狳c(diǎn)溫度過高，不僅影響其實(shí)用壽命，還會(huì)對變壓器的安全運(yùn) 行造成威脅。所以變壓器油溫是變壓器安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要因素。溫度收到變 壓器所帶負(fù)荷以及環(huán)境溫度等因素的影響。兩者都是隨機(jī)變化的，所以變壓器 運(yùn)行時(shí)油溫是一個(gè)變化量。所以

9、在線監(jiān)測變壓器油溫對早期的變壓器故障診斷 就顯得十分重要，但變壓器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素較多，使得在線監(jiān)測存在較 大的難度。過去一半采用間接的模擬測量方法，但這種方法準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性差。 因此，準(zhǔn)確的測量油溫，尤其是熱點(diǎn)溫度就非常重要|4習(xí)。本文提出了一種適于中小型油浸式變壓器在線監(jiān)測與故障診斷的裝置，裝 置以單片機(jī)為核心，配以外H測量和控制電路，能實(shí)時(shí)檢測變壓器油箱內(nèi)絕緣 油的溫度，并將檢測結(jié)果通過通訊接口送至上位機(jī)。1.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀劉資香從變壓器生產(chǎn)設(shè)計(jì)及其標(biāo)準(zhǔn)對油浸式變壓器溫升概念和溫升異常進(jìn) 行分析，首先區(qū)分變壓器溫度的變化是否屬于正常范H，在這個(gè)基礎(chǔ)上再分析 變壓器故障的原因。然后

10、對變壓器進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，就可以迅速査處變壓器故障部 位，回復(fù)正常運(yùn)行同。麻扶波，漆志佳基于現(xiàn)有機(jī)車主變壓器風(fēng)機(jī)控制方式的不足之處，提出了 加裝變圧器油溫監(jiān)控系統(tǒng)的改進(jìn)方案，并說明了該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和程序控制 流程，闡述了系統(tǒng)在可靠性方面所做的工作I習(xí)。吳錦水利用單片機(jī)加智能儀表的方案，實(shí)現(xiàn)變壓器溫度遠(yuǎn)距離顯示，節(jié)省 大量的資金和人力。選擇單片機(jī)加智能儀表的解決方案，可方便地實(shí)現(xiàn)在中控 室實(shí)現(xiàn)對升壓站中的變壓器溫度遠(yuǎn)程巡檢，節(jié)省了大量的資金和人力向。馬少華、劉作利等提出了一種新型油浸式變壓器油箱內(nèi)部故障在線監(jiān)測與 保護(hù)裝置。該裝置以PICI8FXX系列單片機(jī)作為測量和控制核心，利用其自帶 的CCP功

11、能模塊和A/D轉(zhuǎn)換功能模塊以及CAN總線模塊，擴(kuò)展了少量的外W 電路，實(shí)現(xiàn)了對變壓器油箱內(nèi)絕緣油的高度和溫度的在線監(jiān)測與故障保護(hù)。測 量結(jié)果通過CAN總線傳送給上位機(jī)。采用電容法間接測量油箱內(nèi)的油面高度, 采用溫敬元件測量變壓器絕緣油的溫度，具有成本低、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單等 特點(diǎn)，特別適用于普通的中、小型變壓器中。劉俊將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合，所組成的智能儀表在生產(chǎn)中得到 了廣泛的應(yīng)用。智能儀表自身帶有微處理器，在結(jié)構(gòu)上自成一體能獨(dú)立進(jìn)行測 試，使用靈活方便，儀表的功能主要山系統(tǒng)軟件決定。在智能儀表中移植嵌入 式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)使得儀表的功能更加靈活，并且使軟件開發(fā)變得規(guī)范、容易測 試，有利

12、于實(shí)現(xiàn)模塊化編程和縮短開發(fā)周期I叫吳勝華、干敬梁分析了山MSP430F14X單片機(jī)和其它外H電路構(gòu)成的三相 干式變壓器溫度監(jiān)控裝置的工作原理、軟件流程和抗干擾措施，并給出了使用 的軟硬件和軟件流程圖19】。許瑾娜介紹了 89c51單片機(jī)溫控系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)以及其主要功 能。將89c51單片機(jī)與線性度&好的溫度傳感器PtlOO有機(jī)結(jié)合，是變壓器溫 度控制系統(tǒng)的一個(gè)突破，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，從而降低了整體成本，該系統(tǒng)可滿足 電力系統(tǒng)對于變壓器運(yùn)行安全性的要求，功耗低、使用方便，具有廣泛的應(yīng)用 前景叫錢蘇翔、許聚武針對變壓器監(jiān)測系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性、可靠性方面的要求，以及 油浸式變壓器發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生不同的

13、熱效應(yīng)，從而產(chǎn)生相應(yīng)位置的溫度異常升 高的問題，討論了基于嵌入式技術(shù)的大型變壓器溫度監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)，并 且詳細(xì)的介紹了基于單片機(jī)控制的油浸式變壓器溫度采集電路設(shè)計(jì)。實(shí)踐結(jié)果 證明，該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、運(yùn)行成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，對大型油 浸式變壓器運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測和故障診斷而言，具有較廣闊的應(yīng)用前景 11113研究內(nèi)容、難點(diǎn)1)研究內(nèi)容(1) 分析大型變壓器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的研究現(xiàn)狀，了解其發(fā)展趨勢。(2) 了解兒種單片機(jī)的工作原理，選擇合適的單片機(jī)。(3) 完成基于單片機(jī)控制的變壓器在線溫度監(jiān)測裝置的設(shè)汁。變壓器過熱故障通常為變壓器內(nèi)部局部過熱、溫度升高，具統(tǒng)計(jì)表明基于 過

14、熱性故障所占的比例最大，因此研究變壓器的過熱故障有很大的實(shí)用價(jià)值。設(shè)訃基于溫度場的變壓器油溫在線監(jiān)測系統(tǒng)，探尋溫度變化規(guī)律奠定基礎(chǔ)。2)研究難點(diǎn)難點(diǎn)是熱點(diǎn)位置的不確定性和熱點(diǎn)產(chǎn)生機(jī)理的復(fù)雜性。近些年來，國內(nèi)外 學(xué)者已在直接測量和間接測量兩方面取得了卓有成效的研究工作。直接測量是 把測溫元件埋置在繞組最熱點(diǎn)處，或采取多點(diǎn)埋置。僅適合于出廠前的變壓器 采用，而對運(yùn)行狀態(tài)的變壓器則受到很大限制。另外，繞組熱點(diǎn)位置的不確定 性，也會(huì)引起測量誤差。然后根據(jù)國際電工技術(shù)委員會(huì)制定并應(yīng)用于實(shí)際中的 il算繞組熱點(diǎn)公式汁算。間接監(jiān)測繞組熱點(diǎn)不失為一種實(shí)用方法。基于負(fù)載導(dǎo) 熱計(jì)算熱點(diǎn)公式確定繞組熱點(diǎn)具有一定的準(zhǔn)

15、確性，采集油底或頂層油溫，實(shí)時(shí) 監(jiān)測變壓器繞組熱點(diǎn)溫度汕1。1.4預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)設(shè)汁一種變壓器在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、記錄變壓器內(nèi)溫 度點(diǎn)的數(shù)據(jù)，為變壓器的維護(hù)和檢修提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了如下功能：(2)(3)(4)(1) 通過對變壓器連續(xù)溫度監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)故障的早期預(yù)測，防患于未然； 當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，提供報(bào)警并準(zhǔn)確確定故障點(diǎn)位置，指導(dǎo)檢修工作； 對變壓器多點(diǎn)溫度進(jìn)行測量并加以顯示； 系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。52變壓器2.1常見的變壓器種類變壓器是一種利用電磁感應(yīng)原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件時(shí)初級 線圈、次級線圈和鐵心。在電器設(shè)備和無線電路中，用作升降電壓、匹配阻抗、 安全隔離等用途

16、。變壓器的功能主要有：電壓變換；電流變換，阻抗變換；隔 離；穩(wěn)壓;自耦變壓器；高壓變壓器等，變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C 型鐵芯，XED型，ED型CD型。變壓器工作原理：變壓器是變換交流電壓、 電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯(或磁芯)中便產(chǎn)生 交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓(或電流)I怙13。常用變壓器的種類及特點(diǎn)一般常用變壓器的分類可歸納如下：(1) 按相數(shù)分：A.單相變壓器：用于單相負(fù)荷。B.三相變壓器：用于三相系 統(tǒng)的升、降電壓。(2) 按冷卻方式分：A.干式變壓器：依靠空氣對流進(jìn)行冷卻。B.油浸式變 壓器：依需油作冷卻介質(zhì)，如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷等。

17、(3) 按用途分:A.電力變壓器：用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。B.儀用變壓 器：如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護(hù)器。C.試驗(yàn)變壓器: 能產(chǎn)生高壓，對電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)。D.特種變壓器：如電爐變壓器、整流 變壓器、調(diào)整變壓器等。(4) 按繞組形式分:A.雙繞組變壓器:用于連接電力系統(tǒng)中的兩個(gè)電壓等級。 B.三繞組變壓器：用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中，連接三個(gè)電壓等級。C自耦變 電器：用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。(5) 按鐵芯形式分：A.芯式變壓器：用于高壓的電力變壓器。B.非晶合金 變壓器：非晶合金鐵芯變壓器是用新型導(dǎo)磁材料制作的，空載電流下降約80%, 特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中

18、地區(qū)等負(fù)載率較低的地方。C.殼式變壓器：用于 大電流的特殊變壓器，或用于電子儀器及電視電源變壓器2.2變壓器的發(fā)熱變壓器的發(fā)熱：變壓器的發(fā)熱過程，在變壓器運(yùn)行時(shí)鐵心、繞組和金屬構(gòu) 建均會(huì)發(fā)生損耗，這些損耗就會(huì)產(chǎn)生熱量并組成發(fā)熱源，然后向外界散發(fā)熱量, 當(dāng)散熱速度或者冷卻效果差時(shí)，就單位面積的熱負(fù)荷而言，雖然仍在正常范圍, 但會(huì)山于局部過熱而導(dǎo)致異常卩譏一般問題有以下兒類：(1) 繞組油道堵塞當(dāng)扁線絞編和匝絕緣包扎不緊或者因震動(dòng)引發(fā)繞組導(dǎo)體松動(dòng)時(shí)，會(huì)到時(shí)采 用換位導(dǎo)線的油浸變壓器發(fā)生“漲包”，導(dǎo)致段間油道堵塞、油流不暢，匝絕緣 得不到充分冷卻，致使老化發(fā)黃、變脆，在長期電磁振動(dòng)下脫落，形成匝間短

19、 路，導(dǎo)致變壓器燒毀卩譏(2) 冷卻裝置風(fēng)道堵塞A長期運(yùn)行的變壓器，山于冷卻裝置缺少維護(hù)和清理，是的散熱管堆積物 太多引起風(fēng)道堵塞，致使散熱效率降低。B冷卻器的冷卻容量不足或錯(cuò)誤操作將電源反接或風(fēng)扇設(shè)定值錯(cuò)誤，造成 頂層油溫過高。C由于水冷卻器銅管開裂或冷卻器密封不佳，在油泵的抽力下導(dǎo)致變壓器 上端呈負(fù)壓狀態(tài)，變壓器進(jìn)水引發(fā)故障。(3) 漏硅膠使油循環(huán)不罠山于凈油器過濾不嚴(yán)密，經(jīng)過長久運(yùn)行使硅膠大量進(jìn)入郵箱，阻擋了油的 循環(huán)通路，使變壓器過熱。(4) 異常運(yùn)行或誘發(fā)因素引起的過熱當(dāng)變壓器的運(yùn)行條件與設(shè)計(jì)時(shí)所依據(jù)的性能參數(shù)標(biāo)注不同時(shí)會(huì)導(dǎo)致性能改 變，引起變壓器故障發(fā)熱2.3變壓器的在線監(jiān)測及其方

20、法變壓器的在線監(jiān)測打破了以往收集變壓器信息的局限性。傳統(tǒng)搜集變壓器 的狀態(tài)信息的方法是外觀檢査、理化、高壓電氣實(shí)驗(yàn)和繼電保護(hù)。這些傳統(tǒng)方 法實(shí)時(shí)性差，即只能再事故后才能獲得狀態(tài)信息。與現(xiàn)代化維護(hù)發(fā)展趨勢不符 合。隨著變圧器現(xiàn)代維護(hù)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了狀態(tài)監(jiān)測。他打破了傳統(tǒng)搜集變 壓器信息的局限性。采取在線監(jiān)測，可以即時(shí)連續(xù)記錄各種影響變壓器壽命的 相關(guān)數(shù)據(jù)，對這些數(shù)拯的自動(dòng)化處理可及早發(fā)現(xiàn)故障隱患，實(shí)現(xiàn)了基本的狀態(tài) 維護(hù)冋。國內(nèi)外應(yīng)用了各種在線監(jiān)測裝置和方法相繼投入到電網(wǎng)和變電站，在實(shí)踐 中積累了更多的經(jīng)驗(yàn)促使了在線技術(shù)的不斷成熟。變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是以微處理技術(shù)為核心，具有標(biāo)準(zhǔn)程序軟件，

21、 融合了傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)收集技術(shù)、通信技術(shù)和現(xiàn)代分析功能組裝成一體，彌 補(bǔ)了常規(guī)裝置和方法的不足。變壓器在線監(jiān)測技術(shù)能共及時(shí)的捕捉故障的預(yù)兆 信息，不僅能夠防止故障向嚴(yán)重方向的發(fā)展，而且還能將故障損失減到到最輕 的程度。對繞組熱點(diǎn)溫度的變壓器在線監(jiān)測有以下兒種方式：(1) 利用傳感器直接測量繞組溫度，在繞組導(dǎo)線附近放置測量溫度用的傳感 器來監(jiān)測繞組的溫度。這種方法的技術(shù)關(guān)鍵決定于傳感器的位置布置和數(shù)量。(2) 將光纖嵌入到變壓器繞組中實(shí)時(shí)監(jiān)測繞組的溫度變化。當(dāng)微機(jī)接收到信 號時(shí)便可顯示溫度5基于單片機(jī)的變壓器油溫檢測裝s3基于單片機(jī)的變壓器油溫控制系統(tǒng)的硬件選型3.1控制芯片的選型3.1.1

22、AT8951系列單片機(jī)AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)帶有4K字節(jié)的可反復(fù) 擦寫的程序存儲(chǔ)器和128字節(jié)的存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。片內(nèi)含有8位中央處理器和 閃爍存儲(chǔ)單元，有較強(qiáng)的功能的AT89C5I單片機(jī)能夠被應(yīng)用到控制領(lǐng)域中。 AT89C51提供以下的功能標(biāo)準(zhǔn)：4K字節(jié)閃爍存儲(chǔ)器，128字節(jié)隨機(jī)存取數(shù)存 儲(chǔ)器，32個(gè)I/O 口，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，I個(gè)5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，1個(gè)審 行通信口，片內(nèi)震蕩器和時(shí)鐘電路。閑散方式停止中央處理器的工作，能夠允 許隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電 方式保存隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁

23、止其它所有部 件的工作直到下一個(gè)復(fù)位W國。3.1.2 AVR系列單片機(jī)AVR系列單片機(jī)的特點(diǎn)：1. 簡便易學(xué)，費(fèi)用低廉。對于非專業(yè)人員來說，選擇AVR單片機(jī)的最 主要原因，是進(jìn)入AVR單片機(jī)開發(fā)的門檻非常低，只要會(huì)操作電腦就可以 學(xué)習(xí)AVR單片機(jī)的開發(fā)。2. 高速、低耗、保密。AVR單片機(jī)具有預(yù)取指令功能，使得指令可以 在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行，有多累加器型，數(shù)拯處理速度快。AVR單片機(jī)具 有32個(gè)通用工作寄存器，相當(dāng)于有32條立交橋，可以快速通行，中斷響 應(yīng)速度快。AVR單片機(jī)有多個(gè)固定中斷向量入口地址，可快速響應(yīng)中斷。3.1/0 口功能強(qiáng)，具有A/D轉(zhuǎn)換等電路。AVR單片機(jī)的I/O 口是真正的

24、 I/O 口，能正確反映I/O 口輸入/輸出的真實(shí)情況AVR單片機(jī)內(nèi)帶模擬比較 器，I/O 口可用作A/D轉(zhuǎn)換，可組成廉價(jià)的A/D轉(zhuǎn)換器。AVR單片機(jī)可重 設(shè)啟動(dòng)復(fù)位，以提高單片機(jī)工作的可靠性。并且有看門狗定時(shí)器實(shí)行安全保 護(hù)，防止程序走亂跑,提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。4.有功能強(qiáng)大的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及通訊接口 O定時(shí)/計(jì)數(shù)器T/C有8位和 16位，可用作比較器。汁數(shù)器外部中斷和PWM用作用于控制輸出。AVR 單片機(jī)有審行異步通訊UART接口,不占定時(shí)器和SPI同步傳輸功能，因而具有高速特性，可以工作在一般標(biāo)準(zhǔn)整數(shù)頻率下,而波特率可達(dá)576K【）92o1。PIC單片機(jī)特點(diǎn):3.1.3 PIC單片機(jī)

25、1. PIC最大的特點(diǎn)是不搞單純的功能堆積， 是從實(shí)際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價(jià)格比，靠發(fā) 展多種型號來滿足不同層次的應(yīng)用要求。2. 精簡指令：IC系列8位CMOS單片機(jī)具有 獨(dú)特的RISC結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線和指令總線分離哈佛 總線（Harvard）結(jié)構(gòu)，使指令具有單字長的特性， 允許指令碼可多于8位的數(shù)據(jù)位數(shù)，這與傳統(tǒng)的采 用CISC結(jié)構(gòu)的8位單片機(jī)相比，可以達(dá)到2:1的 代碼壓縮，速度提高4倍。圖3. lPIC16c924單片機(jī)3. PIC有優(yōu)越開發(fā)環(huán)境。OTP單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是一個(gè)重要的指 標(biāo)，象普通51單片機(jī)的開發(fā)系統(tǒng)大都采用高檔型號仿真低檔型號，其實(shí)時(shí)性不 盡理想。PIC在推出一款新

26、型號的同時(shí)推出相應(yīng)的仿真芯片，所有的開發(fā)系統(tǒng) III專用的仿真芯片支持，實(shí)時(shí)性非常好。4. 其引腳具有防瞬態(tài)能力，通過限流電阻可以接至220V交流電源,可直接 與繼電器控制電路相連，無須光電耦合器隔離。5. 徹底的保密性。PIC以保密熔絲來保護(hù)代碼，用戶在燒入代碼后熔斷熔 絲，別人再也無法讀出。PIC采用熔絲深埋工藝，恢復(fù)熔絲的可能性極小。6. 自帶看門狗定時(shí)器，可以提高程丿芋運(yùn)行的可靠性。7. 睡眠和低功耗模式。&它的抗干擾能力很強(qiáng)，價(jià)格便宜穩(wěn)定性高，是開發(fā)產(chǎn)品的最佳選擇I。PIC16C924單片機(jī)是一種低價(jià)格、高性能、CMOS、全靜態(tài)、8位逐次逼近A/D 轉(zhuǎn)換部件、5通道8位高速M(fèi)D的8位

27、微型控制器。指令總線和數(shù)據(jù)總線分開的哈佛 結(jié)構(gòu)，可容納14位指令和8位數(shù)據(jù)。兩級指令流水作業(yè)中除程序跳轉(zhuǎn)指令需2個(gè)時(shí) 鐘周期外，其余指令均為單周期指令。PICI6C92還具有減少外部元件、降低成本、 增加系統(tǒng)可靠性和降低功耗等特點(diǎn)?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)本次設(shè)計(jì)選擇了PIC16C924單 片機(jī)122】。3.2溫度傳感器的選型3.2.1熱電偶溫度傳感器熱電偶是一種感溫元件，它能將溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電勢信號，配合以電氣 測量儀表就能測量出被測的溫度。熱電偶測溫的基本原理是熱電效應(yīng)，山兩種 不同材料的導(dǎo)體A和B所組成的閉合回路中，當(dāng)A和B的兩個(gè)接點(diǎn)處于 不同溫度T和To時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢，這就是塞貝克效應(yīng)

28、。導(dǎo)體A和 B稱為熱電極，溫度較高的一端叫工作端，溫度較低的一端叫自山端。熱電偶特點(diǎn)是：測量精度高，原因是熱電偶直接與被測對象接觸，不受中 間介質(zhì)的影響，測量范廣。常用的熱電偶從-5O+I6(xrc均可連續(xù)測量，某些 特殊熱電偶最低可測到-269C(如金鐵銀制，最高可達(dá)+28009(如爲(wèi)銖)。構(gòu)造 簡單，使用方便。熱電偶通常是山兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開 頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來非常方便卩叭 3.2.2熱電阻溫度傳感器熱電阻溫度傳感器測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增 加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。日前較為廣泛的熱電阻材料為鈕、銅、銀 等。熱電阻溫度傳感器具有電阻溫度系

29、數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫 度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。適用于測量-2o(rc+5o(rc范ffl內(nèi)的溫度。本次設(shè)汁溫度傳感器選擇的是PtlOO,這是一種穩(wěn)定性和線性度都比較好 的鈕線熱電阻傳感器，可以工作在-200-C至850Co該傳感器的特點(diǎn)：精度高、 穩(wěn)定性好、性能可靠。PtlOO傳感器是利用釦電阻的阻值隨溫度變化而變化，并呈一定函數(shù)關(guān)系的 特性來進(jìn)行測溫，其對應(yīng)關(guān)系如式(3-1)和(3-2)：-2o(rct(rc時(shí)，RPtlOO=lO0l+A+B+2+Ct3 (MOO) (3-1)OC0W85(rC時(shí)，RPtl00=100 (l+A+B+2)(3-2)式中，A二3.90802x10-

30、3, B=-5.80xl0- =4.2735x10Pt 100溫度傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如下：測量范-2(xrc+85(rc；允 許偏差值C： A 級土(0.i5 + 0.002|t| ), B 級土(030+0.005 |f| )：熱響應(yīng) 時(shí)間v30s,熱電阻的最小置入深度N200mm,允通電流W5mA。另外，Pt 100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)卩現(xiàn)5基于爪片機(jī)的變壓器油溫檢測裝g3.3顯示部分的選型一般顯示部分主要有LED和LCD兩類。本次采取LED顯示，比較簡單方 便。叵叵叵叵區(qū)叵叵叵叵叵也叵 MO4D6237-DS1 P加皿酬皿恥加皿曲加皿一3SEEDS

31、EGDPSEGESEGCS iSETSEGGSEGBSEGFSEGACLK數(shù)據(jù)顯示模塊采用MAX7219驅(qū)動(dòng)4個(gè)七段LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)顯示功能, 上下限報(bào)警功能用兩個(gè)紅色高亮度LED來實(shí)現(xiàn)。LMAX7219 簡介。MAX7219 是美國顯示01。2.MAX7219 的引腳定義。MAX7219 是 24MAXIM公司推出的多功能審行LED顯示驅(qū)動(dòng) 芯片。它能夠驅(qū)動(dòng)8位七段數(shù)碼管，采用3線吊 行接口來傳輸數(shù)方便與單片機(jī)連接。片內(nèi)包 括BCD譯碼器、多路掃描控制電路、段和位驅(qū) 動(dòng)器還有一個(gè)8*8的靜態(tài)RAM,用來存放數(shù)碼 管要顯示的內(nèi)容。外部只需要接一個(gè)電阻就可以 設(shè)置所以的LED顯示器字段電流。允許

32、使用者 對每位選擇采用BCD譯碼方式顯示或者不譯碼圖 3.2MAX7221 芯片腳 DIP (Dual In Line) / (Smail Outline)封裝。引腳功能如表 3-1 所示:表3-1MAX7219引腳功能表引腳名稱功能1DIN吊行數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)在CLK的上升沿載入內(nèi)部16 為寄存器。2,3,5-&10J1DIG 0-DIG78位驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線，從顯示器共陰極吸收電流，MAX7219關(guān)閉時(shí)將位輸出上拉至V+； MAX7221 關(guān)閉時(shí)，其他驅(qū)動(dòng)為筒阻狀態(tài)。4.9GND地（兩個(gè)GND引腳必須連接在一起）。12LOAD(MAX7221)裝載數(shù)據(jù)輸入，吊行數(shù)據(jù)的最后16位在LOAD的 上升沿

33、鎖存。(MAX722I)片選輸入，當(dāng) 為低時(shí)，吊行數(shù)據(jù)輸入移位寄存器， 吊行數(shù)據(jù)的最后16為在厲的上升沿所存。13CLK吊行時(shí)鐘輸入，最大數(shù)據(jù)率為lOMHz,在CLK的 上升沿，數(shù)據(jù)被移入至內(nèi)部移位寄存器；在CLK 的下降沿，數(shù)據(jù)從DOUT移出，對于MAX7221,只有厲為低時(shí)，CLK輸入才有效。1417,20-23SEG A-SEGG,DP7段驅(qū)動(dòng)和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，為顯示器提供電流。對于 MAX7219,段驅(qū)動(dòng)器關(guān)閉時(shí)，驅(qū)動(dòng)端被拉至GND； MAX7221在關(guān)閉狀態(tài)下將段驅(qū)動(dòng)器置為高阻態(tài)。18ISET通過一個(gè)電阻(Rset)連接至VDD,設(shè)置峰值段電流 (參見選擇Rest電阻及使用外部驅(qū)動(dòng)器部分

34、)。19V+正電壓電壓，連接至+5V。24DOUT吊行數(shù)據(jù)輸出，DIN輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過16.5個(gè)時(shí)鐘周 期后在DOUT端有效，該引腳用于菊鏈接多片 MAX7219/MAX7221,從不處于高阻態(tài)3.MAX7219數(shù)據(jù)接收原理。如表32所示，前8位是選擇7219內(nèi)部寄存 器地址，后8位是指令或者數(shù)據(jù)的內(nèi)容，高位(MSB)在前，低位(LSB)在 后。表3-2 $行數(shù)據(jù)格式D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2DID0XXXXADDRESSMSBDATALSB5基于爪片機(jī)的變壓器油溫檢測裝g4電路設(shè)計(jì)41總體分析設(shè)計(jì)該系統(tǒng)以PIC16C924單片機(jī)為該檢測系統(tǒng)的控制核心，實(shí)

35、現(xiàn)對8點(diǎn)溫度 的采集、檢測、控制、顯示以及報(bào)警功能等。系統(tǒng)由熱電阻傳感器、放大電路、 信號調(diào)理電路構(gòu)成輸出通道，用于采集變壓器內(nèi)的溫度信號。熱電阻傳感器選 用PTIOO,采集到的信號經(jīng)過放大電路和調(diào)理電路輸入到單片機(jī)上山單片機(jī)自 帶的A/D轉(zhuǎn)換經(jīng)過處理將數(shù)字信號輸送到單片機(jī)控制部分，將檢測到的溫度值 與設(shè)定的報(bào)警溫度值相比較，判定設(shè)備是否處于正常工作范W，如果不是則啟 動(dòng)報(bào)警功能，是的話就通過MAX72I9芯片驅(qū)動(dòng)LED顯示溫度值。當(dāng)溫度值超 過正常工作范m時(shí)，單片機(jī)可以通過繼電器的吸合和關(guān)斷，以達(dá)到控制的目的。 系統(tǒng)的硬件框圖如4-1所示厲】。信調(diào)電HC16C9245圖4-1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框

36、圖該系統(tǒng)主要包括控制器單片機(jī)、溫度檢測模塊、控制模塊、人機(jī)對話（顯 示/報(bào)警）4個(gè)上要部分。4.2溫度監(jiān)測電路設(shè)計(jì)圖4溫度測量電路原理圖ur1_1_t 1-4H4 -該溫度監(jiān)測電路時(shí)采用PT100作為溫度敬感元件，然后加上調(diào)理電路作為 信號的輸入端。一般傳感器輸出信號都比較弱，所以電路中設(shè)置了多個(gè)放大器 用以放大信號，VCC端的LM336用以穩(wěn)壓和去除干擾。4.3報(bào)警電路設(shè)計(jì)nrHu IARA I I 1111v,V：A*圖4.2報(bào)警電路原理圖本系統(tǒng)中用RA4和RA5端口驅(qū)動(dòng)兩個(gè)商亮度的紅色LED來進(jìn)行上線報(bào)警 功能。在設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，通常要考慮芯片引腳的驅(qū)動(dòng)電流大小。 PIC16C92

37、4有高達(dá)25mA的灌電流/拉電流，故可以直接驅(qū)動(dòng)LED。4.4按鍵接口設(shè)計(jì)系統(tǒng)中共用到了4個(gè)按鍵，用來設(shè)定或者修改溫度的報(bào)警值。由于按鍵較 少，這里采用獨(dú)立式鍵盤結(jié)構(gòu)形式。與按鍵相連的鍵盤接口 RBORB3呈輸入 狀態(tài)，無按下時(shí)，從鍵盤接口讀取的數(shù)據(jù)為“1”；有按下時(shí)，與該鍵相連的鍵 盤接口讀取的數(shù)據(jù)為“0”。U前鍵盤一般采用機(jī)械式觸點(diǎn)，山于機(jī)械式觸點(diǎn)具有彈性作用，在按鍵閉 以及斷開的瞬間均會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象。抖動(dòng)時(shí)間長短與按鍵的機(jī)械特性有關(guān)，一 般為5msl0mso按鍵時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被多次識(shí)別的后果?？紤]到 硬件去會(huì)增加硬件成品，所以系統(tǒng)采用了軟件措施，即通關(guān)軟件延時(shí)來消除按 鍵抖動(dòng)

38、。具體方法：在檢測到有鍵按下時(shí)，會(huì)執(zhí)行一個(gè)為時(shí)10ms的延時(shí)程序,基于單片機(jī)的變壓器油溫檢測裝s然后再判定與該鍵相對應(yīng)的電平信號是否仍然保持閉合狀態(tài)。如果是，則確認(rèn) 有鍵按下，否則就沒有，同理于按鍵松開時(shí)。圖4.3按鍵接口原理圖4.5顯示電路設(shè)計(jì)4.4顯示電路原理圖該電路山MAX7219驅(qū)動(dòng)4個(gè)7段數(shù)碼管的接口。其中CLK, LOAD, DIN 分別接至單片機(jī)的RC3, RC4, RC5o條件比較惡劣的現(xiàn)場，干擾可能通過3 根信號線串入顯示電路，這樣會(huì)造成數(shù)碼管顯示不穩(wěn)定。所以，在電路的3根 信號線上對地分別接入一個(gè)22pF的陶瓷電容，以消除環(huán)境干擾引入的尖脈沖。 為了減小尖峰位的驅(qū)動(dòng)電流所帶

39、來的電源波動(dòng)，在V+和GND之間再接入一個(gè) OIjjF的瓷片電容和一個(gè)lOpF的電解電容。除此之外還得注意對于MAX7219, 連接到V+和ISET端的電阻Rset可對數(shù)碼管亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，阻值約為10辺。4.6整體電路圖4.5整體電路原理圖該裝置完成了對變壓器油溫的檢測，將溫度值用數(shù)碼管顯示出來，并可通 過按鍵設(shè)定上限報(bào)警值。整個(gè)裝置分為溫度監(jiān)測、A/D轉(zhuǎn)換、顯示和報(bào)警、報(bào) 警上限值的設(shè)定與修改4個(gè)功能126】。55系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.1軟件設(shè)計(jì)簡介對于單片機(jī)的軟件編程，目前主要適用的是匯編語言和C語言，匯編語言 是面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語言。匯編語言作為一門程序語言，對應(yīng)于高級語言的 編譯器，需要

40、一個(gè)“匯編器”來把匯編語言原文件匯編成機(jī)器可執(zhí)行的代碼。 在匯編語言的環(huán)境中編寫的匯編程序，有很大一部分是面向匯編器的偽指令， 已經(jīng)類同于高級語言。但是匯編語言像機(jī)器指令一樣，是硬件操作的控制信息, 仍然是面向機(jī)器的語言，使用起來還是比較繁瑣費(fèi)時(shí)通用性也差。C語言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。它既有高級語言的特點(diǎn)，乂具有匯編 語言的特點(diǎn)。它既可以作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫工作系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作 為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴汁算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。因此，它的應(yīng)用范 ffl廣泛。主要有以下特點(diǎn)：(1) 功能強(qiáng)大。C語言功能強(qiáng)大，其既可以用于書寫系統(tǒng)軟件，也可用于 書寫應(yīng)用軟件。(2) 移植性強(qiáng)。C語言

41、程序移植只需要做少量改動(dòng)，其至不需改動(dòng)就可以 其他計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。(3) 是主流的程序語言之一。(5)(6)(7)(8)(4) 是模塊化、結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)汁語言。C語言的源程序是山一系列的函 數(shù)組成，它的模塊化、結(jié)構(gòu)化特性使其可以滿足現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)需要。有著豐富的運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類型，可以滿足各種程序設(shè)計(jì)需要。語法簡單、靈活，實(shí)用方便。允許直接訪問物理地址，具有一定的低級語言特性。程序生成的U標(biāo)代碼質(zhì)量高，執(zhí)行率高。正式基于上述諸多優(yōu)點(diǎn)，所以本次設(shè)計(jì)采用C語言的開發(fā)環(huán)境I刃。5.2系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)主要是完成系統(tǒng)的初始化，如定時(shí)器、中斷系統(tǒng)的初始 化等。以及調(diào)用各模塊程序，完成模塊的銜接，

42、以達(dá)到設(shè)計(jì)的功能流程圖 如下圖5.1所示基于爪片機(jī)的變圧器油溫檢測裝g主程序圖5-1主程序流程圖5.3初始化程序初始化程序完成對PIC16C924輸入輸出端口的初始化、定時(shí)器初始化和對 MAX7219的初始化。PIC16C924的初始化只要是設(shè)汁I/O端口工作模式。 MAX7219的初始化主要包括設(shè)置顯示位數(shù)、顯示亮度、譯碼方式、選擇工作模 式。流程圖如圖52所示。初贈(zèng)化子程序置RAO輸入 RM和RX5 輸出輸Z RC輸出設(shè)蚤報(bào)嚳上限初始值tHm2i g初始化:選擇蟲示位數(shù).蟲示憲度譯碼方式，正常工作;才式圖52初始化子程序流程圖5.4延時(shí)子程序該系統(tǒng)的軟件部分用到了 10ms和500ms延時(shí)

43、，均用TIMER0來實(shí)現(xiàn)，子 程序流程圖如5.3所示。15s定時(shí)功能采用循環(huán)調(diào)用500ms的中斷服務(wù)程序來實(shí) 現(xiàn),其中500ms中斷用TIMERI來實(shí)現(xiàn)，流程圖如圖5.4所示。皿ER0延時(shí)子程 序濟(jì)溢岀標(biāo)吉TIMER0裝入初值啟動(dòng)計(jì)時(shí)F=：耙 M_c oimt- 1A-檢測謚出掠志$返回正常.4(中斷返町圖5,3 10ms延時(shí)子程序圖圖5.4 500ms延時(shí)子程序圖5.5標(biāo)度變換子程序PIC16C924的A/D轉(zhuǎn)換為10位精度，其轉(zhuǎn)換結(jié)果范ffl為0-1023.W為需要 顯示的范ffl(rc-2o(rc,實(shí)現(xiàn)步驟：(1) 去尾：考虎到本設(shè)計(jì)溫度值只顯示到個(gè)位數(shù)，精度要求不高，可將1 位A/D轉(zhuǎn)

44、換結(jié)果的最后兩位忽略，所以只需讀取寄存器ADDRESH中的前8位 數(shù)據(jù)。(2) 移位疊加：經(jīng)過去尾處理后，標(biāo)度變換就簡化成0-255到0-200的轉(zhuǎn) 換問題了。即只要將255除以1.275即可完成線性變換，但單片機(jī)沒有乘法和 除法指令，所以用左移和右移來代替，可以用下面的(5-1)計(jì)算方法來實(shí)現(xiàn)：NN N N1一 a0.7843N = + 厶+ ：reO7813N(5-1)1.2752 2 2該除法可將被除數(shù)N分別右移1、2、5位，然后相互疊加來實(shí)現(xiàn)。圖5,5標(biāo)度變換子程序5.6數(shù)碼管顯示子程序數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)是讓系統(tǒng)能夠正常的顯示所測量的溫度，以及設(shè)定的報(bào)警 值，完成PICI6C924和721

45、9之間的通侑憶叭 流程圖如下5.7所示圖5.6顯示數(shù)碼管子程序流程圖5.7修改報(bào)警上限程序按下K1鍵，修改上限值，再次按下K1鍵表示修改完畢，在修改上限值報(bào) 警值過程中，若兩次按鍵時(shí)間間隔超過15s,則認(rèn)為本次修改無效，自動(dòng)返回 到正常工作狀態(tài)，從而防止了誤操作，提高了系統(tǒng)的可靠性。修改上限值的流 程圖如下58所示。5基于單片機(jī)的變壓器油溫檢測裝s結(jié)論本文設(shè)計(jì)敘述了變壓器故障診斷技術(shù)的背景意義，并提出了一種適用于中 小型油浸式變壓器油溫在線監(jiān)測裝置，該裝置以單片機(jī)為核心，然后配以外圉 電路，能實(shí)時(shí)的檢測變壓器油箱內(nèi)的絕緣油的溫度，在溫度出現(xiàn)異常是能夠預(yù) 警，并能根據(jù)測量所顯示的溫度記錄變壓器的

46、工作狀態(tài)，了解變壓器容易出故 障的部位。整個(gè)系統(tǒng)的硬件主要包括主控制器單片機(jī)、溫度監(jiān)測模塊、控制模塊、人 機(jī)對話（顯示/報(bào)警）模塊4個(gè)部分。該裝置可以實(shí)現(xiàn)對8點(diǎn)的溫度進(jìn)行監(jiān)測， 用通過LED以此對8點(diǎn)溫度進(jìn)行顯示,如果認(rèn)識(shí)一點(diǎn)溫度超過報(bào)警值就會(huì)預(yù)警, 并同時(shí)控制繼電器切斷電源。整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)僅通過程序流程圖的形式進(jìn)行簡單的設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)緊湊合理簡單可靠，操作靈活，性能良好，可以較好的滿足設(shè)計(jì)要求。 但是其中仍然存在缺陷，比如不能直接顯示溫度波形曲線，是的觀察比較抽象, 溫度轉(zhuǎn)換存在誤差；軟件方面只簡易的畫出流程圖并未進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了單片機(jī)原理、自動(dòng)控制原理、模擬電子技術(shù)、

47、數(shù)字控制技術(shù) 等多方面的知識(shí)。因此，本次設(shè)計(jì)對于我來說是一次學(xué)習(xí)一次鍛煉，也是一次 尋找不足的過程，讓我能在本次設(shè)計(jì)里學(xué)到許多知識(shí)。5參考文獻(xiàn)1王亞輝，錢東平,王希望，楊世鳳.變壓器油溫在線監(jiān)測系統(tǒng)J.測控技 術(shù),2005,24(7):66-6&陳磊.浸油變壓器油溫升計(jì)算方法探討J.河北工業(yè)科技,2009,26(1):12-14.3徐明發(fā)，張放.大型電力變壓器油溫的測量與控制J.電氣時(shí) 代,2007,(10):120-121.4劉資香.油浸式電力變壓器溫升淺析J.廣西電業(yè),2007,(12):151-152.習(xí)麻扶波，漆志佳.基于單片機(jī)的機(jī)車主變壓器油溫監(jiān)控系統(tǒng)J.電力機(jī)車與城 軌車輛.200

48、6,29(5):28-29,32.6吳錦水.單片機(jī)實(shí)現(xiàn)變壓器溫度遠(yuǎn)程巡檢J.科技資訊，2006, (28)： 39-40.7馬少華，劉作利，蔡志遠(yuǎn)等.油浸式變壓器在線監(jiān)測與保護(hù)裝置J.沈陽工業(yè) 大學(xué)學(xué)報(bào)，2006, 28 (4)： 426-429.8劉俊.嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在溫度測量系統(tǒng)中的應(yīng)用研究J.2006, (1-5), 27-29.9吳勝華，干敏梁.基于MSP430F14X單片機(jī)的變壓器溫度測控裝置J微型機(jī)與 應(yīng)用；2004 (11) :19-2110許瑾娜.基于89c51單片機(jī)的干式變壓器溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)J今日科苑；2010 (12)： 47-48UH錢蘇翔，許聚武.單片機(jī)控制油浸式變壓

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50、(1-5), 27-29.18徐仁貴.單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200119湯慶.基于單片機(jī)的糧庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)汁D. 200420孫徳銀.基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度儀的研制D. 2006.21竇振中，汪立森.PIC系列單片機(jī)應(yīng)用設(shè)汁與實(shí)例M.北京：航空航天大學(xué)出版 社，2001基于爪片機(jī)的變壓器油溫檢測裝g22 秦明宏，荻山正生，木村豐著，盧泊英譯.PIC單片機(jī)基礎(chǔ)與傳感器應(yīng)用M 北京：科學(xué)出版社，201023 王孝武?，F(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199824 羅翼，張宏偉.PIC單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實(shí)例系列M.北京：中國電力出版 社，200425卩ia

51、hui Zhang,Xianguo Li, Michael Vance.Experiments and modeling of heat transfer in oil transformer winding with zigzag cooling ductsJ.Department of Mechanical Engineering, University of Waterloo, Waterloo. Ontario, 19 March 200726 L P. Abagyan, A. E. Glushkov, E. A. Gomin, et al. MCU-3 Computer Progra

52、m for Monte Carlo Calculations of the Neutronics of Nuclear Reactors. Vol. 2, Constants, Preprint IAE-5777.5 (1994).27 bpr. At. Nauk. Tekli., Ser. Fiz. Yad. React?MCU-RFFI/a prograin with DCL/MCUDAT-1.0 constants library/ ,No 3, 50-54 (2001).5附錄附圖1系統(tǒng)總體電路圖附錄圖2主程序系統(tǒng)軟件的總流程圖文獻(xiàn)綜述基于單片機(jī)的變壓器油溫監(jiān)測裝置1前言部分(闡明課題

53、的研究背景和意義)變壓器過熱故障通常為變壓器內(nèi)部局部過熱、溫度升高，統(tǒng)計(jì)表明基于過 熱性故障所占的比例最大，因此研究變壓器的過熱故障具有很大的實(shí)用價(jià)值。 設(shè)計(jì)基于溫度場的變壓器油溫在線監(jiān)測系統(tǒng)，為探尋溫度變化規(guī)律奠定基礎(chǔ)。變壓器油溫?zé)狳c(diǎn)溫度過高，不僅影響其實(shí)用壽命，還會(huì)對變壓器的安全運(yùn) 行造成威脅。所以變壓器油溫是變壓器安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要因素。溫度收到變 壓器所帶負(fù)荷以及環(huán)境溫度等因素的影響。兩者都是隨機(jī)變化的，所以變壓器 運(yùn)行時(shí)油溫是一個(gè)變化量。所以在線監(jiān)測變壓器油溫對早期的變壓器故障診斷 就顯得十分巫要，但變壓器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素較多，使得在線監(jiān)測存在較 大的難度。過去一半采用間接的模擬

54、測量方法，但這種方法準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性差。 因此，準(zhǔn)確的測量油溫，尤其是熱點(diǎn)溫度就非常重要。2主題部分(闡明課題的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向，以及對這些問題的評述) 1)變壓器變壓器是一種利用電磁感應(yīng)原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件時(shí)初級 線圈、次級線圈和鐵心。在電器設(shè)備和無線電路中，用作升降電壓、匹配阻抗、 安全隔離等用途。變壓器的功能主要有：電圧變換；電流變換，阻抗變換；隔 離；穩(wěn)壓；自耦變壓器；高壓變壓器等，變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C 型鐵芯，XED型，ED型CD型。變壓器工作原理：變壓器是變換交流電壓、電 流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯(或磁芯)中便產(chǎn)生交 流磁通

55、，使次級線圈中感應(yīng)出電壓(或電流)匕常用變壓器的種類及特點(diǎn)一般常用變壓器的分類可歸納如下:(1)按相數(shù)分J (1.1)單相變壓器：用于單相負(fù)荷和三相變壓器組。(1.2)三相 變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。(2) 按冷卻方武分：(2. 1)干式變壓器：依鼎空氣對流進(jìn)行冷卻，一般用于局 部照明、電子線路等小容量變壓器。(2.2)油浸式變壓器：依鼎油作冷卻介質(zhì)、 如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)等。(3) 按用途分:(3. 1)電力變圧器：用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。(3.2)儀用變 壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護(hù)器。(3.3)試驗(yàn)變 壓器：能產(chǎn)生高圧，對電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)。(3.4)特種變壓器：如電爐變壓 器、整