简易自来水开关控制电路设计.docx

摘要若自动化程度的提高，越来越多的自动化和智能电子产品进入人们的生活，为人们的生活和工作提供了极大的便利。根据实际情况，我们对人们在学校，工厂等居住的地区的用水量进行了深入的分析，确定了多层建筑中高含水率的原因，演示了现有的解决方案，并指出了其缺点。还是有缺陷，并提供了新的设计。建筑给水系统采用自动控制技术，自来水采用自压，单片机为智能控制组件。通过固定管道压力，电破同执行器会根据压力实时启动，并且每层的供水量变得动态而智能0以这样的方式进行安排和控制，以便在每个楼层上都保持相同的排水员，从而在较高楼层上实现连续的水流0在用水高峰时，该系统可以压缩每层的出水量，从而显着提高用水率。在正常时间，它可以智能地调节每层中的水曼，以满足某一层中的大量水，它消除了高水位，而无需更改现有的供水，并且完全解决r困扰人们多年的问题。系统中的外部数据存储器用于实时存储当前设置，因此当系统关闭时，数据不会丢失：系统重新启动时，程序将读取原始操作设优并执行重新启动操作，以确保系统可靠地运行。系统创建r液晶显示图，并显示j'系统操作的基本参数。在运行过程中，如果因故障而导致机器故障，虽然不会带来严重后果，但是失去j'调节功能，系统会自动发出警告，提醒技术人员及时处理。关键词：自来水：智能调控：电路设计1.1 研究背景及意义如今,就家庭用水而言，许多人如学校，工厂等聚集在一起，常常在高层建筑中进行节水：以学校为例，大多数学生住在多层建筑中，而学生晚上学习后乂回到宿舍。首先是洗手，这很正常，但是学生闪水的问题而受苦很多，这是因为住在楼上的学生用水困难，经常缺水。他们不应该去底部收集水或使用游泳池储水。在待机模式下，或等到其他人完成洗涤后，这会打扰其余的人。培训大楼中也存在同样的情况：每当进行集中清洁时，上层都必须等待下层进行清洁和消毒。所有这些给人们的生活带来极大的不便。许多人对此进行了更详细的研究，并提出了许多计划。许多已实施并取得了成果，但并不完美。理想的自来水供应系统应满足以下特征：（1）只要自来水压力能够向顶层供水，无论每层使用多少水，水都不会被切断。（2）当各楼层的川水量不均匀时，仃些楼层用水症:较多，有些用水Si较少，则系统应能够用更多的水满足地板的用水需求。（3）用水率高，较低楼层的地板不会因高压，低排水而浪费水，较高楼层的供水不足会导致缺水问题：（4）供水系统设计合理：成本低，并且在操作期间不消耗大量资源。1.2 多层楼房高层断水的原因分析通常来说，自来水是由自来水公司输送到家家户户，水压是很稳定的。通过计算，在正常的大气压下，供水最高能达到大概60米的高度，而一般居民生活的地方都不会达到这个向度，所以造成断水的原因并非如此。另外，一般楼层都是由一根主管道从下往上供水，每一层都安装了相当多的水阀，当下层用水以多，上层自然就供不应求了，这才是高层断水的主要原因。1.3 设计实现的具体方法在了解了居民楼管道供水的情况之后，找到了断水的主要问题的关域，对于以前管道设计的缺陷，改变了一些原有的设计,加上了一些自己的看法。从而让那些在水压足够的楼层摆脱了频繁断水的现象，这个设计是一个能够对水资源进行动态奉陪自动控制的系统，在改善了断水现象的同时还减少了浪费水的现象，提高J'水资源的利用率。2系统整体设计2.1 系统设计方案在管道的每一层（而不是顶层）上安装电磁执行器，并在由控制器控制的主管道上安装压力变送器。根据每层的不同水质状况，动态调节供水量以确保上部供水，从而最大程度地利用主管道的水源。该系统主要由自制的电动阀执行器，压力传感器，维修控制阀，控制器和用于维持供水的管道组成,如图2T所示。2压力传感器顶层管道A3ST苫X11*ff图2-1自来水自动调控系统结构示意图2.2供水系统设计221供水系统总体设计首先，主管道项目仍使用以前的参数.确定管道的直径。无论干线有多厚，我们现在都忽略了它。但总的来说，每层楼的自来水总产量远高于主管管道,供水量。闪此，为了使各层具有连续的水，必须限制向各层的供水量。限制方法是在管道的每一层上安装一个电动阀执行器，并使用一种称为电动阀执行器的电子控制方法来根据既定目标确定我操作。其次，控制电动阀马达的原理和安装位置。在供水过程中，电磁阀执行器的主要功能是控制水量的大小。为了实现自动控制，必须将机电一体化，以达到预定的效果。最后，设计的主要目的是为顶层提供水，通常，只要顶层有水，底层就应该有水，考虑到这一精确时刻，在设计过程中对上部供水没有限制，即不增加电动阀执行器。闪此，顶层产水是系统设计的基础。2.2.2电动阀i瞅行器设计直流驱动器管理组件有两种选择，一种是使用普通的直流电动机，另一种是使用步进电动机。该控制需要用环控制连接，否则很难实现精确定位。同样，由于直流电动机的离散特性，每个电动机的电气参数可能不完全相同。因此，需要对每个引擎进行测试。控制,这将改善控制器的任务，并且处理过程有问题,步进电机不是那样的。它可以实现精确的定位。我们的联合控制需要此功能。只有确保电动机的输出功率能够控制阀门，它才能在控制器的控制下并且在相同信号的统一控制下。不管其他因素如何，都可以完成一步调整。步进电机的选择应基于类型和功率两个方面，即选择相同类型的电机并且控制方法相同，例如电压5V或12V或其他，相线数量一致等。足以满足需求。如果太大，则大型的马车会消耗能量：反之，如果它太小，则会停止停车，从而导致失去同步性，从而使控制不一致和混乱。总之，决定使用由步进电机派动的阀门执行器来完成设计。22.继测单元设计(1)压力检测元件压力变送器以及压力传感涔变送器都具有单晶硅在压力作用卜变形的特征。变形将导致参数改变，而内部激活会将其转变为某种形式的信号输出。用于确定系统中水压的组件可以集成到扩散硅压力变送器中。外观如图2-2所示：图2-2压力变送器(2)三线制压力变送器的接线方法三线制压力变送器具有三个端子：正电源，负电源和信号线。当电压范围为12-36V时，在正极和负极之间连接直流电源。负极线同时是公共端子，并且信号线和负极线作为信号输出线连接。其接线方法如图2-3所示。正模(M)Anode(PIN1.)S力传感器PressureensorImstruments三线制电压接线方法Sighar(P1.N2)图2-3二线制压力变送器接线方法2. 3压力变送器选型及安装位置在许多压力变送器指示器中选择范围特别困要，因为它直接确定检测灵敏度，并且系统检测到的水压不超过06MPa,因此选择了最小的人员来满足要求。为了选择输出信号，考虑到电压检测的便利性，仅需要A/D转换器，因此选择了三线电压的输出类哒。根据系统设计和分析，控制的目的是在上层连续注水，因此可以将压力变送器置于用于确定上层水压的任何条件下。因为传感器具有一定的灵域度，所以为了确保检测期间的动态范围足够大以具有更好的检测效果,建议将其放置在管路中，并使第一个电磁阀位于上方。3电气控制部分设计2.1 控制器的功能及组成根据系统功能，它应包括以下部分：主控制电路，电源电路.发动机骅动器，数据存储电路，信号调节和转换电路，状态显示电路，指示和报警电路等，其功能框图如图3T所示.图3-1控制器功能框图2.2 主控元件的选取方案许多芯片微型计算机的类型很多，每种都有自己的优点，其功能非常强大.但是，鉴于系统的实际需求和低成本原则，选择单片机具有很大的控制优势“并且所选的单片机不应太高品质且可以使用功能.因此，已经确定这是最基础的51系列单片机AT89S5I,其引脚结构如图3-2所示.(iNTD)P3.211P1.0PI.IP1.2P1.3P1.4(MOSI)PI.5(MIsO)PI.6SCKP1.7(INTi)P3.3(TO)P3.4o(w11fi,j'6(RDP37I1.XT1.2XTA1.1GNDIISVOCKnP01AD1)POAD2P03(AD3)P04ADC11PO5(AD5)P0.6(AD6)P0.7(AD7)UtfMj1.1.A1.EPROGPh7(A15):P2,6(A14)P2.5(A13)P2.4(A12)F2为A1O)P2.1(A9):P2.0(A8)图3-2T89S51引脚结构图AT89S51是由ATME1.在美国制造的低压高性能F1.ASH型8位做控制器。该芯片包含4K字节的闪存软件存储器(F1.ASH),可重更删除K)OO次，并且在控制计时器重置方案(WDTRST)和标准MCS-51命令系统内部具有128字节的随机存取数据存储器(RAM)。它功能强大，可以在经济高效的情况下使用。其性能的基本参数如下：MCS-5I系列产品指令系统是相同的，将4K字节曳制到编程闪存(f1.ashmemory)中，为4.0V-5.5V电压工作范围，1000个以上的两个写和写周期，33MHZ的工作频率，控制网络,128*8字节的内部RAM.32个可编程DO端口，2个16位定时器/仪表，5个间歇源，1个可编程串行对讲机，空闹模式和节能模式具有低功耗。其内部结构图如图3-3所示。图3-3AT89S51内部结构单片机的最小系统图包括：单片机，程序下载图，更位图和晶体振荡器电路,它们是单片机正常工作的必要条件。设计电路图如图3-4所示.该图还具有一个用于PO端口的输出电阻器和一个指示圆形工作状态的指示器电路。复位电路PitwshPI.MAtSOP75CKJP05PO6卜SgXDP3.2Nt-P3.17NTPJ-V1.f1.IQONOP3.5T1P36Wk打.71)XTA1.程序下我电路易抵电路ATK4R5I单片机图3-4单片机最小系统与工作指示电路3. 3电源电路设计3.1.1 系统电源概况因为输出装置是步进电动机，所以根据工作原理，当需要调节水量时，所有发动机同时运转，从而导致能耗过大的问题“此时，电路中公产生大电流，并且由该电流引起的冲击很容易导致电压不稳定。如果为系统提供电源，则可能导致程序异常运行或引起故障。为了避免这种情况，根据圆形设计，系统的电源与负载电流是分开的，从而在改变负载电流时系统的电源相对稳定，从而避免了系统干扰。3.1.2 开关电源的优点根据负载的大小和电源的负载容址,该设计将狭得性能良好的开关电源.内部能量损失小，转换效率高“在电子工业发达和发达的一些国家，有可能达到兆林兹的水平。这显着减少了开关电源管的损耗，减少了储能感应，并提高了储能效率。因此，总开关电源的转换效率显君提高，将达到约90缸体积小，重量轻。开关电源节省了变压器的最大容量，从而减轻了重量：其开关管在开关位置工作，开关管功耗小，可以节省散热器,高振动频率可通过减小电容来增加滤波器的电容，从而使电容器的电容也减小，从而显着减小。圆形形状灵活多样，选择范囹广。功率开关包括自激和其他激励，调节和频率询制，单端和双端,逐步,降低和极性切换。设计人员可以利用自己的独创性并充分利用不同类型的电路来开发可在各种情况下使用的开关电源3.1.3 计中对开关电源的要求标准的5V稔定电源用于单片机系统的电源.这部分电流消耗小，能量消耗小并且工作电流大部分稳定。因此，电源不是很高。通用ACDC可以简单地稳定下来。胜任。为负载供电的电源，由于电流变化较大，因此在负载完全运行时其容量很大，可以满足电流需求。可以将负载电流的大小应用于电动机参数，然后考虑该字段，所选电源容1将大于实际负载“如果选择的电源较小，则转向能力会减弱，这可能导致步进电机踩在转向电机上，并影响控制精度。该设计选择两种类型的电压输出，