恒温控制器-基于AI8051U

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【恒温控制器基于AI8051U-哔哩哔哩】 https://b23.tv/jDs3QLg

项目简介

本项目是基于ai8051u单片机的恒温控制器系统，可以用于芦丁鸡的养殖等鸟类养殖。

项目功能

本设计是基于ai8051u单片机设计的恒温PID控制系统；
有两路加热系统，一路接固态继电器用于加热适用于大功率加热器，保持养殖箱的温度保持在合适的区间内，一路板载的固态用于200w以内的加热灯。
一路照明驱动，直接驱动100w以内的LED灯，控制养殖箱的光照，
一路ntc温度检测，用于检测养殖箱的温度，用于调节温度。
一路光敏检测，用于环境光的检测，当环境光的强度过大关闭光照，太弱打开照光
设置有四个独立按键，功能分别为设置、加、减、设置，能设置温度、pid参数、时间、报警温度上下限、照光开始时间结束时间

操作界面框架图

graph TD
设置按键 --> 设置目标温度--> 设置P值--> 设置I值--> 设置D值--> 设置上限报警温度--> 设置下限报警温度--> 设置RTC时间--> 设置照明灯打开时间--> 设置照明灯关闭时间-->主界面显示实时温度

在无设置时，增加按键可查看

graph TD
最高温度 --> 最低温度--> 当前光照强度--> 当前系统时间

免责声明：

本项目使用220V市电，DIY及使用时可能存在电击、高温烫伤等多种可能至人伤、残、死亡的风险。请严格按照安全规范操作并做好充足的保护，未成年人请在监护人的辅助下操作。使用本方案，表示你已经对安全风险有充足的认知，请确认自己有足够的知识储备再行操作。造成的任何损失和后果自负，本人不承担任何法律上的责任。

项目参数

• 采用aqh3223光耦隔离微型固态继电器，能实现强电弱电隔离，保证单片机安全
• 采用玻封型ntc负温度系数的热电阻，能在较为复杂的的环境中使用。
• 采用TL431为ADC检测电路提供电压基准
• 5mm的光敏电阻能检测环境光的强弱

原理解析（硬件说明）

本项目由以下部分组成，电源部分、主控部分、加热部分、照明部分、温度检测、光照强度检测、温度报警、RTC实时时钟等电路

电源部分
交流220v转5v

5v转3.3v和数字供电和模拟供电用磁珠进行隔离

主控采用stc内核超快的，性能超强的AI80C51U

基准电压是由TL431提供的

加热驱动电路有两路，一路小功率的200w以内，一路是驱动固体继电器的（一般都在10A左右，也就是2kw）
小功率用AQH3223隔离固态继电器，隔离强电保证系统安全。

大功率驱动固态继电器比较简单，

大功率固态继电器

照明电路，一般驱动LED灯，功率比较低，采用AQH3223隔离固态继电器，同小功率加热一样

报警电路，用的是有缘蜂鸣器，简单实用。

预留了一路过零检测电路，用于无闪烁控制加热灯的功率，

温度采集

测量温度选择NTC热敏电阻(型号是MF58 100K 1%精度 B值3950)

‌‌NTC热敏电阻是一种传感器电阻，其电阻值随着温度的升高而减小。‌ NTC热敏电阻，也称为负温度系数热敏电阻，是一种广泛用于各种电子元件中的传感器电阻.

为什么选择玻璃封装的,因为玻璃封装的NTC热敏电阻具有高稳定性和可靠性，能够在恶劣环境下使用‌.主要还是考虑在100度以上的情况使用.一般的3D打印的挤出头和热床也都是选用玻封的NTC热电阻.

测量电路是选用主控自带的ADC读取NTC电阻的电压值,从而求出电阻值,通过公式算出温度值.

NTC热敏电阻的计算公式有Steinhart-Hart方程和B值法两种方法,本项目采用的B值方法:

Rt = REXP(B(1/T1-1/T2))
T1 =1/(ln(Rt/R)/B+1/T2)

这里T1和T2指的是K度即开尔文温度，K度=273.15(绝对温度)+摄氏度；其中T2=(273.15+25)
Rt 是热敏电阻在T1温度下的阻值；
R是热敏电阻在T2常温下的标称阻值；
B值是热敏电阻的重要参数；
EXP是e的n次方

光照强度采集-光敏电阻电路和测温电路类似，

交互界面比较简单，通过三个独立按键设置和查看参数，4位数码管显示

软件代码

软件代码比较长，这边只展示比较关键的代码，

温度测量：红框内是转换公式

光照强度检测

PID计算公式

定时实验模拟pwm信号输出

通过定时器检测按键和刷新数码管

实物图

免责声明：

本项目使用220V市电，DIY及使用时可能存在电击、高温烫伤等多种可能至人伤、残、死亡的风险。请严格按照安全规范操作并做好充足的保护，未成年人请在监护人的辅助下操作。使用本方案，表示你已经对安全风险有充足的认知，请确认自己有足够的知识储备再行操作。造成的任何损失和后果自负，本人不承担任何法律上的责任。