談單片機的變頻恆壓供水控制系統設計論文

1研究背景與現狀

隨着社會的迅速的發展，水對人們的生產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。基於單片機的變頻恆壓供水控制系統是把先進的自動化技術、控制技術、通訊及網絡技術和節能技術應用於給水領域，採用自動控制原理實現對供水壓力的連續監督與控制，提高供水質量，降低能耗。

1.1設計目標

本系統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速，以達到供水管網水壓的閉環控制調節，使供水系統自動恆壓於設定的壓力值，實現恆壓供水。即用水量增加時，頻率升高，水泵轉速加快，供水量相應增大；用水量減少時，頻率降低，水泵轉速減慢，供水量相應減小。本次設計設置高壓為3.0P，低壓為2.0P，當壓力值低於2.0P時啟動兩台，低於1.0P時啟動三台電機，當壓力值高於3.0P時，一台電機啟動，且轉速減小。

2變頻恆壓供水控制系統的設計原理

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、結構緊湊、高可靠性及高抗干擾能力及高性能價格比等特點，廣泛用於生產生活的各個領域，成為現代電子系統中最重要的智能化工具。恆壓供水的基本原理是通過傳感器檢測供水管道內水壓，如果水壓高於設定上限，則降低轉速。如果水壓低於下限值，則提高電機轉速。居於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。對電壓信號的採集選擇ADC0832。在實際中電機調速一般是選擇三相變頻器。限於條件，本設計只能用三個直流電機來模擬三台泵，因此選擇適合於直流電機的PWM方式來對電機進行調速。

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。對電壓信號的採集選擇ADC0832。在實際中電機調速一般是選擇三相變頻器。限於條件，本設計只能用三個直流電機來模擬三台泵，因此選擇適合於直流電機的PWM方式來對電機進行調速。

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，如果水壓高於設定值，則降低轉速；如果水壓低於設定值，則提高轉速。傳感器輸出的.電壓值一般為電壓信號，限於設計條件，本次設計採用一個電位器來模擬傳感器。調節電阻值的大小，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過A/D轉換後送入到單片機，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定。本次設計中，限於條件，用三台直流電機來模擬三台水泵，用適用於直流電機的PWM方式來控制。脈寬調製(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衝，用這些脈衝來代替正弦波或所需要的波形。

4恆壓供水控制系統軟件的設計

主程序流程圖5變頻恆壓供水控制系統運行調試在本系統設計的框架完成以後就行了一系列的調試與優化，在實驗室做了一天時間的優化和調試。調試的內容包括，液晶是否正常顯示，按鍵是否正常工作，調節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，給用户造成不便。

參考文獻

[1]何立民：MCS-51系列單片機應用系統設計，北京航空航天大學出版社，1990，

[2]秦進平、官英雙：基於單片機的恆壓供水系統，黑龍江工程學院學報，2005，

[3]杜金城，電氣變頻調速設計技術[M]。中國電力出版社。2001