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談單片機的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設計論文
1研究背景與現(xiàn)狀
隨著社會的迅速的發(fā)展，水對人們的生產(chǎn)和生活的影響越來越大，人們對供水的安全可靠性要求越來越高。基于單片機的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)是把先進的自動化技術、控制技術、通訊及網(wǎng)絡技術和節(jié)能技術應用于給水領域，采用自動控制原理實現(xiàn)對供水壓力的連續(xù)監(jiān)督與控制，提高供水質(zhì)量，降低能耗。
1.1設計目標
本系統(tǒng)主要以單片機為核心模塊，通過控制變頻器的輸出功率從而自動控制電動機的轉(zhuǎn)速，以達到供水管網(wǎng)水壓的閉環(huán)控制調(diào)節(jié)，使供水系統(tǒng)自動恒壓于設定的壓力值，實現(xiàn)恒壓供水。即用水量增加時，頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量相應增大；用水量減少時，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量相應減小。本次設計設置高壓為3.0P，低壓為2.0P，當壓力值低于2.0P時啟動兩臺，低于1.0P時啟動三臺電機，當壓力值高于3.0P時，一臺電機啟動，且轉(zhuǎn)速減小。
2變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的設計原理
單片機是一種集成度很高的微型計算機，單片機以其體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、高可靠性及高抗干擾能力及高性能價格比等特點，廣泛用于生產(chǎn)生活的各個領域，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。恒壓供水的基本原理是通過傳感器檢測供水管道內(nèi)水壓，如果水壓高于設定上限，則降低轉(zhuǎn)速。如果水壓低于下限值，則提高電機轉(zhuǎn)速。居于兩者之間則不做任何操作。傳感器輸出的電壓值一般為電壓信號，在本設計中使用一個電位器來模擬傳感器。對電壓信號的采集選擇ADC0832。在實際中電機調(diào)速一般是選擇三相變頻器。限于條件，本設計只能用三個直流電機來模擬三臺泵，因此選擇適合于直流電機的PWM方式來對電機進行調(diào)速。
3單片機硬件電路的設計
傳感器輸出的電壓值一般為電壓信號在本設計中使用一個電位器來模擬傳感器。對電壓信號的采集選擇ADC0832。在實際中電機調(diào)速一般是選擇三相變頻器。限于條件，本設計只能用三個直流電機來模擬三臺泵，因此選擇適合于直流電機的PWM方式來對電機進行調(diào)速。
3.1水管壓力測量模塊
在實際應用中，用傳感器檢測供水管道的壓力，如果水壓高于設定值，則降低轉(zhuǎn)速；如果水壓低于設定值，則提高轉(zhuǎn)速。傳感器輸出的電壓值一般為電壓信號，限于設計條件，本次設計采用一個電位器來模擬傳感器。調(diào)節(jié)電阻值的大小，即可改變電壓的大小，從而模擬管道水壓的改變。
3.2電機控制模塊
壓力傳感器將壓力信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送入到單片機，如果壓力和設定值有偏差，單片機將控制變頻器使壓力值穩(wěn)定。本次設計中，限于條件，用三臺直流電機來模擬三臺水泵，用適用于直流電機的PWM方式來控制。脈寬調(diào)制(PWM)基本原理:控制方式就是對逆變電路開關器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。
4恒壓供水控制系統(tǒng)軟件的設計
主程序流程圖5變頻恒壓供水控制系統(tǒng)運行調(diào)試在本系統(tǒng)設計的框架完成以后就行了一系列的調(diào)試與優(yōu)化，在實驗室做了一天時間的優(yōu)化和調(diào)試。調(diào)試的內(nèi)容包括，液晶是否正常顯示，按鍵是否正常工作，調(diào)節(jié)可變電阻電機是否按相應要求工作，解決我們想到的供水問題，以免在實際供水工程中，給用戶造成不便。
參考文獻
[1]何立民：MCS-51系列單片機應用系統(tǒng)設計，北京航空航天大學出版社，1990，
[2]秦進平、官英雙：基于單片機的恒壓供水系統(tǒng)，黑龍江工程學院學報，2005，
[3]杜金城，電氣變頻調(diào)速設計技術[M]。中國電力出版社。2001
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