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正文內(nèi)容

畢業(yè)設(shè)計-基于單片機的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)

2025-02-13 01:06 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 傳感器傳過來的信號進行轉(zhuǎn)換后進入單片機,顯示出當(dāng)前的水壓。按下設(shè)置鍵后,系統(tǒng)顯示出設(shè)定的壓力值,如果對設(shè)置的水壓進行調(diào)整,通過增減鍵,可以進行單位為 5的調(diào)整。 如圖 34所示,電路由 4個按鍵和 4個電阻組成,按鍵分別命名為【啟停鍵】、【設(shè)置鍵】、【增一鍵】和【減一鍵】,共四個鍵,電阻可以采用 9腳排阻( 8 10KΩ)。 【啟停鍵】功能:啟動 /停止,執(zhí)行開始自動運行和停止功能; 第 頁 10 【設(shè)置鍵】功能:設(shè)置,與【加一鍵】和【減一鍵】鍵配合對壓力進行調(diào)整,開始設(shè)置。 【增一鍵】鍵功能: +1,與【設(shè)置鍵】鍵配合對壓力進行調(diào)整,【加一鍵】鍵每按下一次則進行數(shù)據(jù)進行 +1操作。 【減一鍵】鍵功能: 1,與【設(shè)置鍵】鍵配合對壓力進行調(diào)整,【減一鍵】 鍵每 按下一次則進行數(shù)據(jù)進行 1操作。 A D D A23456789 1R P 1R E S P A C K 8啟停鍵設(shè)置鍵增一鍵減一鍵 圖 34 按鍵接口電路 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 計算機、數(shù)字通訊等數(shù)字系統(tǒng)是處理數(shù)字信號的電路系統(tǒng)。然而,在實際應(yīng)用中,遇到的大都是連續(xù)變 化的模擬量,因此,需要一種接口電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。A/D轉(zhuǎn)換器正是基于這種要求應(yīng)運而生的。 由于壓力傳感器傳過來的信號為模擬信號,在接入前要加 A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,本次設(shè)計采用常用的 A/D轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809. 如圖 35所示。 第 頁 11 A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7A D E N DA D S TA D S TA D E O壓力傳感器U ?( C LO C K )O U T 121A D D B24A D D A25A D D C23V R E F ( + )12V R E F ( )16I N 31I N 42I N 53I N 64I N 75S T A R T6O U T 58E O C7OE9C LO C K10O U T 220O U T 714O U T 615O U T 817O U T 418O U T 319I N 228I N 127I N 026A L E22U?A D C 08 0 9 圖 35 A/D 轉(zhuǎn)換電路 D/A 轉(zhuǎn)換模塊 A D 4A D 5A D 6A D 7A D 3A D 2A D 1A D 0DA C SV RE F8G ND3V C C20CS1W R 12DI 34DI 25DI 16DI 07RF B9G ND10I O UT 111I O UT 212DI 713DI 614DI 515DI 416X F E R17W R 218I L E ( B Y 1 /B Y 2 )19U 1 2DA C08 3 2U2O P A M P 圖 36 D/A 轉(zhuǎn)換電路 D/A轉(zhuǎn)換電路用我們比較熟悉的 DAC0832 來作, DAC0832采用了二次緩沖輸入數(shù)據(jù)方式(輸入寄存器及 DAC 寄存器)。這樣可以在輸出的同時,采集下一個數(shù)字量,以提高轉(zhuǎn)換速度 。如圖 36所示。 第 頁 12 顯示模塊設(shè)計 但片機應(yīng)用系統(tǒng)中,通常都需要進行人 — 機對話。這包括人對應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入,以及應(yīng)用系統(tǒng)向人們顯示運行結(jié)果等。顯示器、鍵盤電路就是用來完成人機對話的人 — 機通道。本次設(shè)計中要求作到 4組 LED顯示, LED顯示器的控制方式為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種,因此在選擇 LED驅(qū)動時,一定要先確定顯示方式。若選擇靜態(tài)顯示,則 LED驅(qū)動器的選擇較為簡單,只要驅(qū)動器的驅(qū)動能力與顯示器電流相匹配即可。而且只須要考慮段的驅(qū)動因為共陽極接 +5V,而共陰接地,所以位的驅(qū)動不要考慮。動態(tài)顯示則不同, 由于一位數(shù)據(jù)的顯示是由段選和位選信號共同配合完成的,因此,要同時考慮段和位的驅(qū)動能力,而且段的驅(qū)動能力決定位的驅(qū)動能力。如圖 37所示。 L1L2L3L4LALBLCLDLELFLFLGLDPA02B018A13B117A24B216A35B315A46B414A57B513A68B612A79B711CE19AB/BA1U47 4 L S 2 4 5 圖 37 顯示模塊電路 電機控制設(shè)計 壓力傳感器將壓力信號經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換后輸入到單片機,如果壓力和設(shè)定壓力有偏差,單片機將控制變頻器調(diào)頻使壓力值穩(wěn)定, 當(dāng) 變頻主 電機由 變頻器 拖動運行至 最大頻率 ,壓力 如還 不能達(dá)到設(shè)定的壓力值 ,則 MCU自動 啟動 定頻副 電機, 以期 保持供水壓力恒定。這樣不但減小了電動機的無功功率,而且提高了水泵的工作效率,節(jié)約了能源 。 第 頁 13 M2M1R L ?5VQ12 N22 2 265412U3O P T O CO UP L E R NP ND5DI O DE副電機繼電器R L 6 65VQ 6 62 N22 2 265412U 6 6O P T O CO UP L E R NP ND 5 5DI O DE主電機繼電器 圖 38 電機控制電路 穩(wěn)壓電源模塊 大部分的電子電路與電子設(shè)備都需要有一個穩(wěn)定的直流電源提供能量,而且對于我們通常所接觸的控制器而言,一般都是利用電網(wǎng)提供的交流電源,經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后,濾去其不穩(wěn)定的脈動、干擾成分,提供一個穩(wěn)定的直流電壓,來使 電子電路與電子設(shè)備保持正常的工作。并且,我們目前絕大部分電子電路與電子設(shè)備都是使用線性電源,即通過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后提供穩(wěn)定的直流電壓給電子電路及芯片工作的。固定式三端穩(wěn)壓電源 (7805)是由輸出腳 Vo,輸入腳 Vi和接地腳 GND組成 ,它的穩(wěn)壓值為+5V,它屬于 CW78xx系列的穩(wěn)壓器 ,輸入端接電容可以進一步的濾波 ,輸出端也要接電容可以改善負(fù)載的瞬間影響 ,此電路的穩(wěn)定性也比較好 。由于固定式三端穩(wěn)壓電源( 7805)的輸出電流有 ,而本次設(shè)計電路電流在 1A到 2A之間,考慮到電路的一般余量在 2倍到 3倍左 右。故本次設(shè)計電源電路需要采用擴流電路,如圖 39。 第 頁 14 T R 1B R 12 W 0 6 G220V50HZR10 .2 2 kR20 .2 kD1Q1VI1VO3GND2C12 2 0 0 u FC20 .3 3 u FC30 .1 u FR30 .6 8 k 圖 39 穩(wěn)壓電源電路 采用外接 PNP型大功率管的方法,這是一種最基本的擴展電流電路,擴展的輸出電流取決于外接功率管的電流負(fù)載量,電路中的 R1是 VT的偏置電阻,為 VT1提壓導(dǎo)通時的基極偏壓, VT與集成穩(wěn)壓器內(nèi)電路中的 NPN 型調(diào)整管組成復(fù)合管,設(shè) Ir為流過電阻R1中的電流, Ic為流過外接調(diào)整管的集電極電流, Td為 7805的靜態(tài)工作電流,這時 7805的輸出電流為 Ioxx,可表示 IdIcIrIo xx ??? ?式中 ? 為 VT的電流放大系數(shù),穩(wěn)壓擴展后的輸出電流 Io可表示為 IoxxIcIo ?? 。因為 7805的的最大輸出電流為 ,當(dāng) Io取 ,則穩(wěn)壓器的擴展后的輸出電流為 3A,加一只二極管 VD與 R1并聯(lián),把外接整流管的 VT1的發(fā)射結(jié)電阻限制在 ,當(dāng)輸出電流超過額定植時,保護電阻 R2上的壓降增大,必然會使 VT1的 Vbe減小,從而使 VT1的輸出電流減小,以至不導(dǎo)通,這樣便達(dá)到了保護外接管的目的。電路中的 VT1可選用 3CD6等 PNP型硅低頻大功率管。 特殊器件的介紹 本系統(tǒng)中主要使用了如下一些功能器件: DAC0832,ADC0809, 變頻器。下面就這些器件的功能特點、主要參數(shù)和使用方法作相應(yīng)說明。 變頻器介紹 通用變頻器的選擇包括變頻器的型式選擇和容量選擇兩個方面。其總的原則是首先保證可靠地實現(xiàn)工藝要求,再盡可能節(jié)省資金。 第 頁 15 表 31 三菱 FR500 系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 型號 FRA540 KCH 適用電機容量( KW)(注 1) 輸出 額定容量( KVA)(注 2) 3 額定電流( A) 4 6 9 12 過載能力(注 2) 150% 60s 200% (反時限特性) 電壓(注 4) 三相 380V 至 480V 50Hz/60Hz 再生制 動轉(zhuǎn)矩 最大值允許使用率 100%轉(zhuǎn)矩 2%ED 電源 額定輸入 交流電壓、頻率 三相 380V 至 480V 50Hz/60Hz 交流電壓允許波動范圍 323 至 528V 50Hz/60Hz 允許頻率波動范圍 177。 5% 電源容量( KVA)(注 5) 9 12 保護結(jié)構(gòu)( JEM 1030) 封閉型( IP20 NEMA1)(注 6) 冷卻方式 自冷 強制風(fēng)冷 大約重量(㎏) 連同 DU 根據(jù)控制功能可將通用變頻器分為三種類型:普通功能型 V/F控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高性能型 V/F控制變頻器(也稱無跳閘變頻器)和矢量控制高性能型變頻器。變頻器類型的選擇要根據(jù)負(fù)載的要求進行。對于風(fēng)機、泵類等平方轉(zhuǎn)矩,低速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小,通??蛇x擇普通功能型的變頻器。對于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載或有較高靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求的機械采用具有轉(zhuǎn)矩控 制功能的高功能型變頻器則是比較理想的。因為這種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大,靜態(tài)機械特性硬度大,不怕負(fù)載沖擊,具有挖土機特性。為了實現(xiàn)大調(diào)速比的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,常采用加大變頻器容量的辦法。對于要求精度高、動態(tài)性能好、響應(yīng)快的生產(chǎn)機械(如造紙機械、軋鋼機等),應(yīng)采用矢量控制高功能型通用變頻器 。 大多數(shù)變頻器容量可從三個角度表述:額定電流、可用電動機功率和額定容量。其中后兩項,變頻器生產(chǎn)廠家由本國或本公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動機給出,或隨變頻器輸出電壓而降低,都很難確切表達(dá)變頻器的能力。選擇變頻器時, 只有變頻器的額定電流是一個反映半導(dǎo) 體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量 。負(fù)載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。 。在調(diào)速范圍不大的情況下,選擇較為簡易的 V/F控制方式的變頻器。當(dāng)調(diào)速范圍很大時,應(yīng)考慮采用有反饋的矢量控制方式。 ,但對于負(fù)荷變化時其轉(zhuǎn)距仍然隨負(fù)荷變化。當(dāng)轉(zhuǎn)矩變動范圍不大時,可選擇較為簡易的 V/F 控制方式的變頻器,但對于轉(zhuǎn)矩變動范圍較大的負(fù)載,應(yīng)考慮采用無反饋的矢量控制方式。 第 頁 16 ,可考慮選擇較為簡易的 V/F控制方式的變 頻器,而在要求較高的場合,則必須采用有反饋的矢量控制方式。 在眾多變頻器中基于運行可靠性、價格適中我們選定三菱公司出品的 FR500系列。由式( 31)和所要求的調(diào)速范圍 90~ 1500r/min 我們可以計算出變頻的范圍: HzPnf 360 29060m inm in ???? ( 31) HzPnf 5060 2150060m a xm a x ???? ( 32) 即頻率的調(diào)節(jié)范圍為 Hz3 ~ Hz50 之間,另外,考慮到此前我們選用的 YVP100L14 型變頻電機其標(biāo)稱功率 P=,額定電流 IN=,對于三菱公司的 FR500系列變頻器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格型號的查看,如上表 31所示,擬選用 DAC0832 介紹 下面我就把 DAC0832 芯片各引腳功能介紹一下,圖 39為其管腳圖: ILE:允許輸入鎖存。 CS:片選信號。它與 ILE結(jié)合起來用以控制 WR1是否作用。 WR1:寫信號 1。在 CS和 ILE有效下 ,用它將數(shù)字輸入并鎖存于輸入寄存器中。 WR2:寫信號 2。在 XFER有效下,用它將輸入寄存器中的數(shù)字傳送到 8位 DAC寄存器中。 XFER:傳送控制信號,用它來控制了 WR2 是否起作用。在控制多個 DAC0832同時輸出時特別有用。 D0~ D7: 8位數(shù)字輸入, D0為最低位。 Iout1: DAC電流輸出 1。它是邏輯電平為 1的各位輸出電流之和。 Iout2; DAC電流輸出 2。它是邏輯電
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