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基于AFS600的太陽能熱水器通用控制器設計

作者: 時間:2010-06-25 來源:網(wǎng)絡 收藏

8051內核和Flash之間的通信由接口模塊控制,接口模塊由HDL語言在Libero集成開發(fā)環(huán)境下描述得到。系統(tǒng)硬件接口電路包括:水箱溫度和水位檢測接口電路、設定鍵和并行顯示接口電路、節(jié)流閥的控制接口電路、光電隔離與輔助加熱電路,以及繼電器輸出接口電路等。這些模塊的I/O口分配如圖2所示。水箱溫度、水位檢測、水溫控制、上水控制、輔助加熱等模塊的I/O口分配到Mini接口上。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/163017.htm


8051內核的P0口為液晶的數(shù)據(jù)口,P2.O~P2.2為液晶的使能控制端,P2.3~P2.5分別為3個電磁閥的控制端。對淋浴水溫進行智能檢測和顯示,經單片機內部運算與設定溫度進行比較,通過控制節(jié)流閥的角度來調節(jié)水流量,從而來保證淋浴水溫與用戶設定水溫相一致。 P1.O為數(shù)字溫度傳感器DSl8820的專用端,用于檢測水箱溫度并顯示在液晶上;P1.1也是溫度傳感器專用端,用于檢測淋浴水溫。如果水箱溫度不足(達到設置水溫下限),則控制繼電器啟動輔助加熱裝置;當水溫達到加熱溫度上限時,則關閉輔助加熱裝置。水位用5段LED燈顯示。若水位不足,則報警蜂鳴器響;若沒使用,則上水繼電器動作,電磁閥開通,自動上水至水位上限后關閉。
1.3 液位傳感器的
由于目前常用的垂子式液位傳感器易受水垢的影響,本文利用浸入水中的兩個極板組成電容,電容值大小反映了水位的高低。其結構如圖3(a)所示。


圖3(a)中,H為鋁板總高度,h為液位高度。設板間距為l,鋁板的寬度為b。上下兩部分的介質分別為空氣和水,等效電容為C1和C2分別為:

式中:空氣的介電常數(shù)ε空氣為l,水的介電常數(shù)ε水為80??傠娙軨總為:

顯然,電容的大小與水位的高度成正比。實際制作的電容傳感器,測試電容值C為0.1~2.2μF。
本傳感器采用定時器NE555了一款方波發(fā)生器,用于實現(xiàn)水位-電容值-頻率的轉換,輸出的頻率可反映水位的變化,取中心工作頻率為1 kHz。具體電路如圖3(b)所示。輸出頻率f為:

這里,R1、R2均取為1.43 kΩ。
當水位發(fā)生變化引起電容的變化,經多諧振蕩器輸出的方波頻率f也隨之發(fā)生變化,根據(jù)單片機的計數(shù)器T0捕捉到的時鐘的個數(shù),再經數(shù)據(jù)處理判斷水位。
1.4 節(jié)流閥的控制
為了控制淋浴水溫、調節(jié)流量,需要控制節(jié)流閥。本文采用節(jié)流閥和步進電機組成流量控制方案,通過控制步進電機的旋轉來控制節(jié)流閥的開啟角,從而控制流量。選用步進電機驅動器BY一2HB03M,控制二相四拍步進電機的步進及正反轉。其驅動器接線如圖4所示。


2 系統(tǒng)軟件
根據(jù)系統(tǒng)要求,除了需要實時檢測和顯示水箱溫度和水位外,還需要控制淋浴溫度、上水閥、節(jié)流閥、輔助加熱控制裝置等,所有這些功能由內部嵌入8051內核完成。軟件設計采用模塊化結構,除主程序外,還包括鍵盤與顯示子程序、溫度與液位采集子程序、以及淋浴水溫控制子程序和上水控制子程序等。系統(tǒng)的主程序接收控制指令,調用子程序完成溫度、水位檢測等。下面重點介紹淋浴溫度控制和上水控制子程序流程。
2.1 上水控制
具有智能化上水控制功能,可以起到保護的作用。例如,水位較低時,淋浴時或高溫日照下禁止自動上水;居家長時間無人時,需要考慮自動上水問題;水位傳感器失靈時,防止上水溢出等。對此,系統(tǒng)預置最低水位和最高水位,并根據(jù)時間系統(tǒng)預置自動上水時段。程序中設有計時器,檢測上水時的水位變化與上水時間關系,以此檢測水位傳感器失效問題,并可防止上水溢出問題。具體流程如圖5所示。

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