基于单片机的本安型电机温度监控仪

　　0　引言

　　防爆电机通常应用在煤矿、石油等企业，通常情况下是日夜不停地运行，如果电机因故障停止运行，将给企业造成巨大的损失，甚至会危及工作人员的生命安全，后果极为严重。电机故障产生的原因多数是由电机调速电路故障、电源电压的不正常变化以及长期运行温升过高等引起的，其表现是电机的温度升高，如果能够快速准确地测量出电机的温度并加以控制，可以在很大程度上保证系统的正常运行。

　　本安型电机温度监控仪适用于ⅡC 级、T4 组爆炸性气体混合物1区危险场所，可以实时检测电机的温度，当电机温度超过允许值时，系统输出报警和控制信号，必要时启动备用电机，减少或避免因电机温升故障引起的损失。

　　1　电机温度监控仪设计方案

　　电机温度监控仪整个电路由多路传感器信号采集电路，单片机非线性校正PID控制电路等部分组成。具体包含检测传感电路、放大电路、A/D转换、显示、按键、电源、驱动等模块电路组成。

　　电机温度监控仪结构如图1所示，信号采集电路将铂电阻随温度变化的阻值变成相应的电压信号，通过一个航空插头引入控制电路。控制电路系统以STC12C5628AD为控制核心，利用其自身的A/D转换器将模拟电压信号转换为数字信号，并进行非线性校正，并对控制电路进行PID控制。显示器采用功耗低的LCD1602液晶显示器，可以通过按键切换显示温度。报警输出为可控硅和继电器触点输出，通过三极管驱动电路与PWM接口。

　　2硬件电路功能及原理

　　2.1温度采集模块

　　PT100温度传感器是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长，可以工作在-200～650 ℃的温度范围内，如图2所示，温度变化引起PT100电阻值的变化，从而引起电压的变化，放大后经AD转换后，送由单片机处理，换算出相应温度，测温原理如图3所示。

　　本系统中要求电机的控制温度范围为0～135 ℃。采用的PT100铂热电阻分度号为BA2，电阻的初值为R0=100.00 Ω，温度每升高1 ℃，铂电阻的阻值约增加0.39 Ω。考虑到监控的可靠和安全性采集模块使用5个铂电阻，分别埋入防爆电机的3个相线圈以及电机两端轴承处。

　　考虑到数据的精度，铂电阻采用三线制的接法，消除了连接导线电阻引起的测量误差，为节约检测电路降低成本，精简电路结构，5路铂电阻通过4051模拟开关芯片进行切换分别和R9、VR1、R10、R12、R11组成桥式测温电路，其中R11=100 Ω为精密电阻。