某雷达T/R组件的水冷系统控制设计

某雷达T/R组件的水冷系统控制设计

马永堂金明

(陕西黄河集团有限公司陕西西安710043)

摘要：针对某雷达T/R组件的散热要求，开展了水冷系统控制技术的研究和设计。详细阐述了水冷系统设计的控制设计和工作流程。本文以AT89S52微处理器作为基础，设计了一款低成本、高效率的水冷控制系统。综合实验结果表明该系统操作方便、可靠性好，具有较高的实用价值。

关键词：AT89S52；水冷系统；液冷；散热

1引言

T/R组件作为雷达的主要组成部分，其性能的好坏将直接影响整个雷达系统的指标，T/R组件在工作的过程的大部分的能量要通过热量的形式散发出去，如何把这些热量有效的散发出去，成为了影响T/R组件正常工作的关键因素，传统的风冷散热已经没有办法满足要求，因此水冷系统的设计能否达到要求关系到整个T/R组件能否长期有效的工作。

2水冷系统的构成及原理

水冷系统主要由控制组合、风机、水泵、散热器、电加热器、水箱、调节阀等组成。水冷系统控制图如图1所示。

图1水冷系统控制原理图

当输入开机信号时，水泵开始启动，冷却液在管路内开始流动，冷却液要完成两次热交换。第一次热交换是利用冷却液在被冷却负载中的流动将热量传给冷却液，冷却液的温度升高；第二次热交换是冷却液流过散热器，经过风机抽风与外界大气进行热交换，使冷却液的温度降低。

3系统设计

该水冷控制系统控制核心为控制组合。控制组合通过温度传感器采集到的温度值控制交流接触器来控制风机的启停和运转状态。当整个系统接通380V、50Hz交流电，电源给控制组合供电，控制组合控制水泵随着整个系统一起工作，此时冷却液在水冷系统中完成循环，随着被冷却负载的温度升高，冷却液的温度同时升高，根据温度传感器所采集到的数据，当温度达到一定值时，控制单元控制风机启动，通过自然风对冷却液进行降温，从而降低被冷却负载的温度。系统运行流程图如下图2所示。

图2系统运行流程控制图

本系统的硬件设计主要包括控制模块、显示模块、通信接口模块、流量传感器、温度传感器等组成。

1233.1控制模块

根据上述水冷控制系统的功能要求，本系统采用AT89S52单片机，具有：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O接口，看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时器/计数器，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。因此采用AT89S52单片机实现水冷系统控制，可充分满足其硬件要求，且系统硬件简单实用。

3.2显示模块

在单片机显示电路设计中，数码管以其结构简单、价格低廉、易于扩展等特点得到广泛的应用，然而数码管工作时需要占用较多的单片机口线，这将使单片机有限的资源更加紧张，另一方面，数码管显示多采取动态扫描的方式，这也增加了编程的负担。针对此，本文选择MAXIM公司的多功能LED显示驱动器MAX7219。

MAX7219是一款串行共阴极数码管动态扫描显示驱动芯片，峰值段电流可达40mA，最高串行扫描频率为10MHz,典型扫描频率为1.3kHz；能够驱动8位数码管，可对每位数码管单独控制，无需刷新整个显示寄存器；外围电路简单，仅需3条口线即可完成8位数码管的显示控制与驱动。

3.3通信接口模块

在本系统中采用串口协议通信为RS422，所用得通讯接口芯片为TI公司的异步串行通讯器TL16C754，TL16C754为4通道UART并-串转换器件，每个通道均有64个字节的FIFO，故可在保证实时性的同时大大提高可靠性。通过通信接口将所采集到的温度数据和流量数据送到上位机，并且上位机可以控制风机的启动和停止。

3.4流量传感器

液冷换热机组内循环流量检测采用LWGY-15涡轮流量传感器，传感器将采集流量信号传送到控制模块，可通过控制程序对流量报警门限进行设定。

3.5温度传感器

在水箱中安装温度传感器，温度传感器选用标准PT100一体化温度传感器（量程为-55～80℃，控制精度为±0.1℃），满足系统存储温度-45℃～+60℃的配置要求。

3.6软件设计

系统的实现主要体现在软件设计上，从程序的可读性，维护方便性及功能扩展性方面考虑，本软件设计选用C语言编程。

系统的软件采用模块化的设计，即根据程序所要完成的功能，将程序首先划分成几个“功能模块”，各个部分彼此联系又相互独立。主程序负责协调处理各功能模块，系统采用多任务机制，CPU的运行时间被划分为许多小的时间片，由调度算法按照不同的优先级别分配给不同的程序模块。如下图3所示。

图3软件模块框图

各模块完成相应的功能如下:

(1)主程序:完成各任务模块的调度。

(2)初始化模块:完成硬件端口的初始化初始参数的配置。

(3)显示模块:显示系统的温度和流量数据。

(4)流量采集模块:对所采集的流量进行计算，得出流量数值。

(5)温度采集模块:对温度模拟量采集，数值滤波校准后送显示。

(6)温度控制模块:结合控制算法和控制要求对各执行设备进行控制。

(7)故障报警:监测系统有无故障，并执

行相应故障下的处理。

(8)通信模块:将系统运行状态和故障信息传送给上位机并执行上位机远程控制操作。

4结束语

本文给出了一种以AT89S52单片机为核心的水冷系统，对系统各关键硬件模块做了详细的介绍，并采用模块化的方法给出了系统的软件架构。实验结果验证了该水冷系统具有较高的可靠性、制冷效率高，且在满足系统各方面性能指标的同时，大大减低了产品运行的成本。具有很高的实际应用价值。

参考文献:

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