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談單片機的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)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(jìn)的自動化技術(shù)、控制技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于給水領(lǐng)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(shè)計目標(biāo)
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(dá)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(shè)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(yīng)增大；用水量減少時，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量相應(yīng)減小。本次設(shè)計設(shè)置高壓為3.0P，低壓為2.0P，當(dāng)壓力值低于2.0P時啟動兩臺，低于1.0P時啟動三臺電機，當(dāng)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(shè)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(lǐng)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(shè)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(shè)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(shè)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(jìn)行調(diào)速。
3單片機硬件電路的設(shè)計
傳感器輸出的電壓值一般為電壓信號在本設(shè)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(shè)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(jìn)行調(diào)速。
3.1水管壓力測量模塊
在實際應(yīng)用中，用傳感器檢測供水管道的壓力，如果水壓高于設(shè)定值，則降低轉(zhuǎn)速；如果水壓低于設(shè)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(shè)計條件，本次設(shè)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(shè)定值有偏差，單片機將控制變頻器使壓力值穩(wěn)定。本次設(shè)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(guān)器件的通斷進(jìn)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(shè)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(shè)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(yīng)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(xiàn)
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[3]杜金城，電氣變頻調(diào)速設(shè)計技術(shù)[M]。中國電力出版社。2001
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