毕业设计 - 太阳能热水器自动上水控制系统设计(4)

引言

在当今的企业中，太阳能自动加水装置的设计与制作给企业带来了极大的经济效益。因为全面的自动化的确给广大用户带来了极大的方便。但随着科技的日益发达自动化已不能满足人们日益增长的物质需求，智能化已成为人们追逐的目标。企业应在不影响效益的前提下提高产品的工艺性能，满足用户的需求。

4.1.1 输入

根据实验要求本课题的电子电路可大致设计如下图4-1是一种单片机控制水位传感器控制原理图.途中虚线表示允许水位变化上限’下限位置.在正常情况下,应保持水位在虚线范围内.为此,在水内的不同高度处安装不变的三根金属棒A、B、C来感知水位变化情况.其中A棒处于下限水位处,C棒处于上限水位处,而B棒在上下水位之间.A棒接+5V的电源B、C均通过一个电阻与地相连,这种装置就是水位传感器：

图4-1 水位传感器控制原理图

从而根据水位的变化产生相应的电位信号，由b、c两端输入到单片机中从中实现水位信号的输入。

4.1.2 控制

单片机、水位传感器构成数字量输入的单片机前向通道接口，单片机控制与水位

传感器信号关系如表1所示。由电磁阀供水，而单片机控制电磁阀通电，以达到水位的控制目的。供水时，单片机控制电磁阀通电供水，水位不断上升，滑竿在浮球带动下沿套管上升，当滑竿上升到顶位时，则使接触开关失电，让电磁阀关闭水源，停止供水。当水位处于上下限时，单片机控制电磁阀保持原有的通断状态，此时无论电磁阀通电供水，水位上升，或者电磁阀断电没有工作，使水位不断下降，都应继续维持原状态。当水位下限位置时，单片机应控制电磁阀通电，供水。

上下限水位信号由P1.0和P1.1输入，这2个信号共有4种组合状态： 具体情况如下表4-1所示。

表3-1 单片机控制与水位传感器信号关系图

P1.0(b) 0 P1.1(c) 0 P1.2 0 P1.3 1 进行的操作 电磁阀开 1 0 0 1 不变 1 1 0 维持原状态 故障报警 1 1 1 1 电磁阀关 注：在本电路中，检测器为三个不同位置的电极，控制器是负责对从电极输入的电信号进行处理的整个电路，执行器是电磁阀。 0：电机工作 1：电机停止

控制信号由P1.2端输出，去控制电磁阀。

由P1.3输出报警信号，驱动一支发光二极管进行光报警。 4.1.3 输出

根据理想的实验依据将电位信号由单片机输出来控制继电器的常开、常闭从而实现信号的输出。 4.1.4结构框图

根据实际情况与自我总结本课题的结构框图如下图4-2所示：

输入 预设的水位 控制（处理） 电子线路板 输出 （水） 被控对象 （贮水箱） 检测 水位电极

图4-2 本系统的机构框图

4.2工作原理

4.2.1水位控制原理

1、供水时，单片机控制电磁阀通电，水位不断上升，滑竿在浮球带动下沿套管上升，当滑竿上升到顶位时，则使接触开关失电，让电磁阀关闭水源。

2、当水为处于上下限之间时，此时，单片机控制电磁阀的通断电，无论电磁阀是在带通电供水，水位不断上升，或者电磁阀没有工作水位不断下降,都应维持原有的状态。

3、当水位处于下限位置时，水箱内无水时，需要供水，滑竿落到箱底，滑竿在水箱外的一端与接触开关接触得电使电磁阀导通进水。

如下是一种单片机控制水位传感器控制原理图.途中虚线表示允许水位变化上限’下限位置.在正常情况下，应保持水位在虚线范围内，为此，在水箱内的不同高度处安装不变的三根金属棒A、B、C来感知水位变化情况.。其中A棒处于下限水位处，C棒处于上限水位处,而B棒在上下水位之间.A棒接+5V的电源B、C均通过一个电阻与地相连，这种装置就是水位传感器。如图3-1所示。

单片机、水位传感器构成数字量输入的单片机前向通道接口，单片机控制与水位传感器信号关系如表1所示；原理图如下图4-3所示。

图4-3 太阳能自动上水原理图

注:其中开光sw1、sw2是用来模拟水位电位信号

结构框图如下图所示：

模拟水位信号 电磁阀装置 水位报警指示灯 时钟电路 AT89C51芯片 图4-4 原理框图

3.2.3 电磁阀上水工作原理

在太阳能水箱（1）的箱底上安装带通水孔（7）的套管（2）内放置其上连接浮球（4）的滑竿（3），滑竿（3）的一端伸出水箱外，在水箱外连接的支架（8），在支架（8）上安装接触开关（5），接触开关（5）于进水管上的电磁阀（6）连接。当水箱内无水时，滑竿落到箱底，滑竿在水箱外的一端与接触开关接触得电使电磁阀导通进水。随着水位的上升，滑竿在浮球带动下沿套管上升，当滑竿上升到顶位时，则使接触开关失电，让电磁阀关闭水源。原理图如下图4-4所示：

图4-5 电磁阀控制原理图

注：1为水箱 2为套管

3为滑竿 4为浮球

5为接触开关 6为电磁阀 7为通水孔 8为连接支架

电磁阀控制原理结构图如下4-6所示：