畢業(yè)設計---太陽能熱水器自動上水控制系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　第一章 選題背景</b></p><p>　　1.1 課題的設計背景</p><p>　　傳感器技術、數字電子技術與自動控制技術在生產過程、科學研究、現(xiàn)實生活應用、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)保事業(yè)及其她各個領域的應用十分廣泛。傳感器技術、控制邏輯電路的設計及門電路芯片的選擇是感應自動控制設計的重要環(huán)節(jié)，系統(tǒng)設計應滿足環(huán)保、實用及課題要求的總體技術

2、方案。這種專用感應控制裝置的設計可以提升專業(yè)知識的運用能力，促進科技向生活的轉化及環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，對提高生活質量有重要作用。數字邏輯電路控制器使近十幾年來發(fā)展起來的一種新型控制電路，具有功能齊全、控制簡單、抗干擾能力強，價格便宜、重量輕、耗電省等優(yōu)點。</p><p>　　隨著太陽能熱水器的推廣普及，在沒有自來水的地方，如何使用水泵自動啟停抽水并保證連續(xù)供水是一個現(xiàn)實的問題。由于太陽能熱水器的注水箱大多安裝在房頂

3、上，是否缺水不易觀察，如果使用自動水位控制裝置來控制水泵的工作，就能夠很好的解決這個問題，給廣大的用戶帶來方便。</p><p>　　1.2 設計的內容和要求</p><p><b>　　1.2.1 內容 </b></p><p>　　1、利用電導式傳感器的三個電極設計一個太陽能熱水器的水位報警器。</p><p>　

4、　2、當水位處在高水位與底水位之間時，高水位與底水位的指示燈都處在熄滅的狀態(tài)。</p><p>　　3、當水位低于低水位時，電源導通，低水位指示燈點亮，微分電路將產生脈沖，觸發(fā)音樂集成電路工作。隨之揚聲器發(fā)出報警聲，告知主人水箱的水已經空，單片機系統(tǒng)自動控制流向電磁閥往水箱注水。</p><p>　　4、當水位高于高水位時，高水位指示燈導通微分電路將產生脈沖，觸發(fā)音樂集成電路，隨之揚聲器報

5、警，告知主人水箱的水已經注滿，單片機系統(tǒng)自動控制控制閥斷電，停止往水箱注水。</p><p>　　根據以上的要求，該水位傳感器報警器系統(tǒng)電路大致設計為下圖1-1 ：</p><p>　　圖1-1 水位傳感器控制原理圖</p><p><b>　　1.2.2要求</b></p><p>　　1、當水位報警器接通電源時，

6、主電路有相應的電源指示燈點亮，指示電源正常。</p><p>　　2、當太陽能熱水器水箱缺水，電路能發(fā)出光報警，單片機系統(tǒng)控制電磁閥向水箱中送水。</p><p>　　3、當水箱中的水上升到需要的高度時，電路發(fā)出光報警，單片機系統(tǒng)控制電磁閥斷電，停止向水箱中送水。</p><p>　　圖1-2 電磁閥控制原理圖</p><p><b&g

7、t;　　注：1為水箱</b></p><p><b>　　2為套管</b></p><p><b>　　3為滑竿</b></p><p><b>　　4為浮球</b></p><p><b>　　5為接觸開關</b></p>&l

8、t;p><b>　　6為電磁閥</b></p><p><b>　　7為通水孔</b></p><p><b>　　8為連接支架</b></p><p>　　1.3課題設計的意義</p><p>　　單片機用于提升機監(jiān)控系統(tǒng)中,通過對提升機的運行速度、加速度和控制線路中的

9、繼電器等元器件進行在線檢測,以確保提升系統(tǒng)的安全,還可以根據負荷的變化,自動控制電阻的切除,從而使啟動平衡,減少對機械系統(tǒng)的沖擊;從而延長太陽能的使用壽命。 </p><p>　　鑒于以上種種，本課題主要研究如何對水位如何進行有效監(jiān)控的方法，以期能夠對解決一些生活中水位監(jiān)測提供一種思路。</p><p>　　在現(xiàn)實中人每天進行上下水要花費大量時間，還有可能忘記，而隨著社會的進步，時間的經濟

10、化，加水時有會忘記，自動上水每天定時（一般是早晨，根據水壓情況用戶可自行設定）給太陽能上水，清晨還可以洗熱水澡。</p><p>　　而隨著人們生活水平的不斷提高，節(jié)能省時意識的日益加強，本人經多次實踐和論證，積極開發(fā)研制出了太陽能熱水器全自動定時上水控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)能解除人們忘了上水沒有熱水用，上水后忘了關水流水不止的煩惱。能實現(xiàn)了節(jié)約用水，防止真空管暴裂的目的。</p><p>　　太

11、陽能熱水器的自動送水裝置是目前現(xiàn)實生活中較為實用的生活環(huán)保用品，已得到廣泛關注。在提高生活質量和環(huán)保事業(yè)中充分發(fā)揮了它的作用?；跀底挚刂齐娐犯茱@示出它的優(yōu)越性與人性化。隨著技術的不斷進步，有理由相信未來的單片機技術與數字技術使用會更加普及發(fā)展會更加迅速。</p><p>　　第二章:設計方案比較</p><p>　　2.1 PLC的應用特點</p><p>　

12、　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。</p><p>　　1．可靠性高，抗干擾能力強　　　　</p><

13、p>　　2．配套齊全，功能完善，適用性強　</p><p>　　3．易學易用，深受工程技術人員歡迎　　　　</p><p>　　4．系統(tǒng)的設計，工作量小，維護方便，容易改造　　</p><p>　　利用PLC實現(xiàn)需深刻了解其梯形圖及指令，目前市場較常用。PLC是計算機技術于繼電接觸器控制技術相結合的產物。它是滿足生產機械和工藝的要求和電氣控制系統(tǒng)本身的制造、使

14、用以及維修的需要。但所設計的東西較為煩瑣，有一點的失誤檢查起來很難。所以此方法對于本課題不適合。</p><p>　　2.2 單片機的應用特點</p><p>　　單片機是把微型計算機主要部件都集成在一塊芯片上，即一塊芯片就是一個微型計算機。因此，單片機具有如下特點。</p><p><b>　　1．控制能力強　</b></p>

15、<p>　　單片機集成度　 為了滿足控制要求，單片機的指令系統(tǒng)中均有極其豐富的條件轉移指令、較強的I/O邏輯操作及位處理功能，因而其控制靈活、方便，容易滿足工業(yè)控制的要求。　　</p><p>　　2．抗干擾能力強，可靠性高　</p><p>　　單片機集成度高，體積小，內容采用總線結構，減少了芯片內部之間的連線，大大提高了單片機的可靠性和抗干擾能力，適宜于惡劣環(huán)境工作下工作。&

16、lt;/p><p><b>　　3．性價比高　</b></p><p>　　單片機功能豐富，而其價格僅為5到30元　　　</p><p><b>　　4．易擴展　　</b></p><p>　　片內具有計算機正常運行所必要的部件，片外有許多供擴展用的三總線并行、串行輸入輸出管腳，很容易很容易構成各種規(guī)模

17、的應用系統(tǒng)。</p><p>　　5．低功耗、低電壓 </p><p>　　一般單片機的功耗僅為20到100mW,電壓為2到6V（不同型號的數值完全不一樣），便于成產便攜產品。</p><p>　　6.種類多，型號全。很多單片機廠家逐年擴大適應各種需要，有針對性地推出一系列型號產品，使系統(tǒng)開發(fā)工程師有很大的選擇余地。大部分產品有較好的兼容性，保證了已開發(fā)產品能順利

18、移植，較容易地使產品進行升級換代。</p><p>　　7．使用壽命長。這里所說的長壽命，一方面指用單片機開發(fā)的產品可以穩(wěn)定可靠地工作十年、二十年，另一方面是指與微處理器相比的長壽命。</p><p>　　AT89C51單片微型計算機為核心并根據頻率的特性來構成本方案的基本設計思想，這是由于單片機具有體積小，重量輕，價格便宜，功耗低，控制功能強以及運算速度快等特點，且在國民經濟建設，軍事以

19、及家用電器等各個領域均得到了廣泛的應用。而單片機所具有的這些優(yōu)點能夠使得該設計滿足以上要求，即技術新、先進、體積小、精度高、功能擴展極其方便，且衡量之下它的成本較之其它方案要低些。除此之外單片機的外圍電路也非常的簡單,系統(tǒng)緊湊,對于這種小規(guī)模的應用系統(tǒng),單片機具備了最佳的價格和最簡單的電路.而且更容易讓更多的人控制使用.</p><p>　　2.3 單片機與PLC的比較</p><p>　

20、　PLC是一種可編程的控制器，相當于一種控制設備，主要用于工業(yè)自動化等領域，大都采用梯形圖編程，也可以用組態(tài)軟件。其特點是非?？煽俊Ｋ源朔椒▽τ诒菊n題不適合。</p><p>　　單片機體積小，集成度高，成本低，抗干擾能力強，控制能力強。</p><p>　　應該說這兩者有很大的區(qū)別，由于目前它們的應用需求都不少，前景都是不錯的。這是因為單片機的外圍電路非常的簡單,系統(tǒng)緊湊,對于小規(guī)模應

21、用系統(tǒng),單片機又具備了最佳的價格和最簡單的電路.而且更容易讓更多的人控制使用. 本設計系統(tǒng)結構簡單，價格低廉，用單片機完全能夠實現(xiàn)。</p><p>　　AT89C51單片微型計算機為核心并根據頻率的特性來構成本方案的基本設計思想，這是由于單片機具有體積小，重量輕，價格便宜，功耗低，控制功能強以及運算速度快等特點，且在國民經濟建設，軍事以及家用電器等各個領域均得到了廣泛的應用。而單片機所具有的這些優(yōu)點能夠使得該設

22、計滿足以上要求，即技術新、先進、體積小、精度高、功能擴展極其方便，且衡量之下它的成本較之其它方案要低些。除此之外單片機的外圍電路也非常的簡單,系統(tǒng)緊湊,對于這種小規(guī)模的應用系統(tǒng),單片機具備了最佳的價格和最簡單的電路.而且更容易讓更多的人控制使用.</p><p>　　因此,我采用單片機結構這種方案,來用于我的設計!、</p><p>　　第三章 設計所用材料及其工作原理</p>

23、<p>　　3.1傳感器的介紹及應用</p><p>　　3.1.1 傳感器的介紹</p><p>　　傳感器的定義：傳感器是指能感受規(guī)定的被測量，并按照一定的歸來轉換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器就是利用物理效應、化學效應、生物效應，把被測的物理量、化學量、生物量等非電量轉換成電量的器件或裝置。</p><p>　　傳感器技術對現(xiàn)代化科學技術、現(xiàn)

24、代化農業(yè)及工業(yè)自動化的發(fā)展起到基礎和支柱的作用，在世界各國已成為一種重要產業(yè)?？梢哉f沒有傳感器就沒有現(xiàn)代化的科學技術;沒有傳感器也就沒有人類現(xiàn)代化的生活環(huán)境和條件。傳感器技術已成為科學技術和國民經濟發(fā)展水平的標志之一。</p><p>　　3.2.2 傳感器的應用</p><p>　　傳感器不僅充當著計算機、機器人、自動化設備的“感覺器官”及機電結合的接口，而且已滲透到軍事和人類生命、生活

25、、生產的各個領域，從太空到海洋，從各種復雜的工程系統(tǒng)到人們日常生活的衣食住行，都已經離不開各種各樣的傳感器。</p><p>　?。?）傳感器在機械制造中的應用 在石油、化工、電力、鋼鐵、機械等工業(yè)生產中，需要及時檢測各種工藝參數的相關信息，并通過電子計算機或控制器對生產過程進行自動化控制。</p><p>　?。?）傳感器在汽車中的應用 在汽車上，溫度、壓力、流量、濕度、氣體、位置、

26、速度、加速度、轉矩等各種各樣的傳感器已經得到了廣泛的應用。利用傳感器檢測的信息，實現(xiàn)發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)的精確控制，一保障汽車安全行駛。</p><p>　?。?）傳感器在智能建筑中的應用 采用新材料、新信息機通信技術的智能建筑是現(xiàn)代樓宇建設的發(fā)展趨勢。在智能建筑物的各個方面，如信息和通信系統(tǒng)、交通管理、加熱與通風機空氣調節(jié)、能源管理、個人安全與保障系統(tǒng)、維護管理、靈巧的居室裝置以及新的智能建筑結構，都要應用各種

27、傳感器。</p><p>　?。?）傳感器在家電中的應用 現(xiàn)代家庭中，家電廚具、空調器、電冰箱、洗衣機、電熱水器、安全報警器、吸塵器、電熨斗、照相機、音像設備等都用到了傳感器。</p><p>　　（5）傳感器在安全防范重的應用 火災、盜竊，不斷給人類生命和財產安全帶來極大的威脅。安全防范技術在世界各國已經形成產業(yè)。防火、防盜，廣泛應用了光電。熱電、壓電、氣體、紅外、超聲波、微波及圖像

28、等傳感器。</p><p>　?。?）傳感器在機器人中的應用 在生產用的單能機器人中，傳感器用來檢測臂的位置和角度；在智能機器人中，傳感器用作視覺和嗅覺。傳感器占機器人成本的二分之一以上。</p><p>　?。?）傳感器在人體醫(yī)學上的應用 在醫(yī)療上應用的傳感器可以對人體溫度、血壓、心腦電波及腫瘤等進行準確地測量與診斷。</p><p>　?。?）傳感器在環(huán)境保

29、護中的應用 為保護環(huán)境，研制用以檢測大氣，水質及噪聲污染的傳感器，已為世界各國所重視。</p><p>　?。?）傳感器在航空航天種的應用 在飛機及火箭等飛行器上，要使用傳感器對飛行速度、加速度、飛行距離及飛行方向、飛行姿態(tài)進行檢測。</p><p>　　（10）傳感器在搖桿技術中的應用 在飛機及衛(wèi)星等飛行器上利用紫外、紅外光電傳感器及微波傳感器探測氣象、地質等；在船舶上利用超聲波傳

30、感器進行水下探測。</p><p>　　（11）傳感器在軍事方面的應用 利用紅外探測儀可以探測地形、發(fā)現(xiàn)地物及敵方各種軍事目標；紅外雷達具有搜索、跟蹤、測距等功能，可以搜索幾十到上千千米內的目標；其她還有紅外制導、紅外通信、紅外夜視、紅外對抗等。再如，用壓電陶瓷制成的壓電引信稱為彈丸起爆裝置，具有瞬發(fā)度高、安全可靠、不可配置電源等特點，常用在破甲彈上。</p><p>　　3.2.3 傳

31、感器的選用</p><p>　　根據該次畢業(yè)設計要求，將感受到的水位信號傳送到單片機，單片機內的計算機將實測的水位信號與設定信號進行比較，得出偏差，然后根據偏差的性質，向給水電動閥發(fā)出"開""關"的指令，保證容器達到設定水位。</p><p>　　需對水位進行控制，因此綜上選擇水位傳感器。</p><p>　　3.3單片機的介

32、紹及選擇</p><p>　　3.3.1 單片機的介紹</p><p>　　單片微型機簡稱單片機，特別適用于控制領域，故又稱微控制器。</p><p>　　通常，單片機由單塊集成電路芯片構成，內部包含計算機的基本功能部件：中央處理器CPU、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要適當的軟件及外部設備相結合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。</p>&l

33、t;p>　　單片機是微型機的一個主要分支，它的結構上的最大優(yōu)點是把CPU、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口集成在一塊超大規(guī)模的集成電路芯片上。就其組成和基本工作原理而言，一塊單片機芯片就是一臺計算機。</p><p><b>　　1單片機的組成</b></p><p>　　單片機的核心部分是中央處理器CPU，它是單片機的大腦，由它統(tǒng)一指揮和協(xié)調各部分的工作。時

34、鐘電路用于給單片機提供工作時間所需有的時鐘信號。程序存儲器和數據庫存儲器分別用于存放單片機工作的用戶軟件和存儲臨時數據。中斷系統(tǒng)用于處理系統(tǒng)工作時出現(xiàn)的突發(fā)事件。定時/輸出接口（I/O接口）是計算機與輸入/輸出設備之間的接口。輸入/輸出設備是計算機或其她設備交換信息的裝置，如顯示器、鍵盤和打印機等。</p><p><b>　　2單片機的特點</b></p><p>

35、　　由于單片機是把微型計算機主要部件都集成在一塊芯片上，即一塊芯片就是一個微型計算機。因此，單片機具有以下特點。</p><p>　　a控制功能強。為了滿足工業(yè)控制要求，單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的條件分支轉移指令、較強的I/O邏輯操作及位處理功能，因而其控制靈活、方便，容易滿足工業(yè)控制的要求 。</p><p>　　b抗干擾能力強，可靠性好。單片機集成度高，體積小，內部采用總線結構，減

36、少了芯片內部之間的連線，大大提高了單片機的可靠性和抗干擾能力，適宜于惡劣環(huán)境下工作。</p><p>　　C性能價格比高。單片機功能豐富，而其價格僅為5~30元。</p><p>　　D易擴展。片內具有計算機正常運行所必需的部件，片外有許多擴展用的三總線并行、串行輸入輸出管腳，很容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。</p><p>　　E低功耗、低電壓。一般單片機的功耗僅為

37、20~100mW，電壓為2~6V（不同型號的數值不完全一樣），便于生產便攜式產品。</p><p><b>　　3單片機的應用領域</b></p><p>　　單片機由于體積小、集成度高、成本低、抗干擾能力和控制能力強等優(yōu)點，因而廣泛應用于以下的各個領域中。例如工業(yè)自動化、智能儀器儀表、消費類電子產品、通信方面、武器裝備和終端及外部設備控制等方面都得到廣泛的應用。&l

38、t;/p><p>　　在以控制為主，以數據為輔的系統(tǒng)中，使用單片機可以獲得良好的效果。對于工作速度不高，數據處理量不大，控制過程不很復雜的場合，如家用電器。商用產品等，可選用四位單片機；對于工業(yè)控制、智能儀表等，可選用八位單片機；對于要求很高的實時控制及復雜的過程控制，如機器人、信號處理等，則最好選用16位單片機。</p><p><b>　　4單片機的發(fā)展趨勢</b>&

39、lt;/p><p>　　總的來說，單片機的發(fā)展趨勢是向大容量、高性能化、外圍電路內裝化等方面發(fā)展。為滿足不同用戶要求，各公司相繼推出了能滿足不同需要的產品。</p><p>　　縱觀單片機幾十年的發(fā)展歷程，單片機的今后發(fā)展方向將向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、低價格、外圍電路內裝化，以及片內存儲器容量增加和Flash存儲器化方向發(fā)展。但其位數不一定會繼續(xù)增加，盡管現(xiàn)在已經有了32位單

40、片機，但使用的并不多?？梢灶A言，今后的單片機將是功能更強、集成度更高而功耗更低，以及使用更方便。</p><p>　　3.3.2 最小系統(tǒng)的應用</p><p>　　單片機系統(tǒng)的擴展是以基本的最小系統(tǒng)為基礎的，故應首先熟悉最小應用系統(tǒng)的結構。實際上內部帶有4KB程序存儲器的8051或8751單片機本身就是一個最簡單的最小系統(tǒng)，許多實際應用系統(tǒng)就是這種成本和體積小的單片機結構實現(xiàn)了高性能的控

41、制。對于目前國內較多的內部無程序存儲器的芯片8031來說，則要用外接程序存儲器的方法才能構成一個最小應用系片內帶程序存儲器的8031，8751本身即可構成一片最小系統(tǒng)，只要將單片機接上時鐘電路和復位電路即可，同時/EA接高電平，ALE,/PSEN信號不用，系統(tǒng)就可以工作。</p><p><b>　　該系統(tǒng)的特點如下：</b></p><p>　　(1)系統(tǒng)有大量的I

42、/O線可供用戶使用P0,P1,P2,P3都可以作為I/O口使用。</p><p>　　(2)內部存儲器的容量有限，只有128B的RAM和4KB的程序存儲器。</p><p>　　(3)應用系統(tǒng)的開發(fā)具有特殊性，由于應用系統(tǒng)的P0口，P2口在開發(fā)時需要作為數據，地址總線，故這兩個口上的硬件調式只能用模擬的方法進行。8051的應用軟件必須依靠廠家用掩膜技術置入，故一般只適用于可作大批量生產的應

43、用系統(tǒng)。</p><p>　　3.3.3 單片機的選用</p><p>　　由于該設計系統(tǒng)較為簡單，應選擇價格低廉，比較常見的單片機，因此綜上所述單片機型號可以選用AT89C51。</p><p>　　3.4電磁閥的分類與選擇</p><p>　　3.4.1電磁閥的分類</p><p>　　1.電磁閥從原理上分為三大類

44、：</p><p><b>　　1、直動式電磁閥：</b></p><p>　　原理：通電時，電磁線圈產生電磁力把關閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關閉件壓在閥座上，閥門關閉。</p><p>　　特點：在真空、負壓、零壓時能正常工作，但通徑一般不超過25mm。</p><p>　　2、分布直動式電

45、磁閥：</p><p>　　原理：它是一種直動和先導式相結合的原理，當入口與出口沒有壓差時，通電后，電磁力直接把先導小閥和主閥關閉件依次向上提起，閥門打開。當入口與出口達到啟動壓差時，通電后，電磁力先導小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時，先導閥利用彈簧力或介質壓力推動關閉件，向下移動，使閥門關閉。</p><p>　　特點： 在零壓差或真空、高壓時亦能

46、可*動作，但功率較大，要求必須水平安裝。</p><p><b>　　3、先導式電磁閥：</b></p><p>　　原理：通電時，電磁力把先導孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動關閉件向上移動，閥門打開；斷電時，彈簧力把先導孔關閉，入口壓力通過旁通孔迅速腔室在關閥件周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動關閉件向下移動，關閉閥門。&l

47、t;/p><p>　　特點： 流體壓力范圍上限較高，可任意安裝（需定制）但必須滿足流體壓差條件。</p><p>　　2.電磁閥從閥結構和材料上的不同與原理上的區(qū)別，分為六個分支小類：</p><p>　　直動膜片結構、分步重片結構、先導膜式結構、直動活塞結構、分步直動活塞結構、先導活塞結構。</p><p>　　電磁閥在選型時的注意事項<

48、/p><p><b>　　一：適用性</b></p><p>　　管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號中標定的介質一致。</p><p>　　流體的溫度必須小于選用電磁閥的標定溫度。</p><p>　　電磁閥允許液體粘度一般在20CST以下，大于20CST應注明。</p><p>　　工作壓差，管

49、路最高壓差在小于0.04MPa時應選用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直動式和分步直動式；最低工作壓差大于0.04MPa時可選用先導式（壓差式）電磁閥；最高工作壓差應小于電磁閥的最大標定壓力；一般電磁閥都是單向工作，因此要注意是否有反壓差，如有安裝止回閥。</p><p>　　流體清潔度不高時應在電磁閥前安裝過濾器，一般電磁閥對介質要求清潔度要好。</p><p>　　注意流量孔徑和接

50、管口徑；電磁閥一般只有開關兩位控制；條件允許請安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時要定制電磁閥的開閉時間調節(jié)。</p><p>　　注意環(huán)境溫度對電磁閥的影響</p><p>　　電源電流和消耗功率應根據輸出容量選取，電源電壓一般允許±10%左右，必須注意交流起動時VA值較高。</p><p><b>　　二、可靠性</b></p

51、><p>　　電磁閥分為常閉和常開二種；一般選用常閉型，通電打開，斷電關閉；但在開啟時間很長關閉時很短時要選用常開型了。</p><p>　　壽命試驗，工廠一般屬于型式試驗項目，確切地說我國還沒有電磁閥的專業(yè)標準，因此選用電磁閥廠家時慎重。</p><p>　　動作時間很短頻率較高時一般選取直動式，大口徑選用快速系列。</p><p><b

52、>　　三、安全性</b></p><p>　　一般電磁閥不防水，在條件不允許時請選用防水型，工廠可以定做。</p><p>　　電磁閥的最高標定公稱壓力一定要超過管路內的最高壓力，否則使用壽命會縮短或產生其它意外情況。</p><p>　　有腐蝕性液體的應選用全不銹鋼型，強腐蝕性流體宜選用塑料王（SLF）電磁閥。</p><p&

53、gt;　　爆炸性環(huán)境必須選用相應的防爆產品。</p><p><b>　　四、經濟性</b></p><p>　　有很多電磁閥可以通用，但在能滿足以上三點的基礎上應選用最經濟的產品。</p><p><b>　　電磁閥的選型</b></p><p>　　電磁閥選型首先應該依次遵循安全性，可靠性，適用

54、性，經濟性四大原則，其次是根據六個方面的現(xiàn)場工況(即管道參數、流體參數、壓力參數、電氣參數、動作方式、特殊要求進行選擇)。</p><p><b>　　選型依據：</b></p><p>　　一、根據管道參數選擇電磁閥的：通徑規(guī)格(即DN)、接口方式</p><p>　　1、按照現(xiàn)場管道內徑尺寸或流量要求來確定通徑(DN)尺寸。</p&g

55、t;<p>　　2、接口方式，一般>DN50要選擇法蘭接口，≤DN50則可根據用戶需要自由選擇。</p><p>　　二、根據流體參數選擇電磁閥的：材質、溫度組</p><p>　　1、腐蝕性流體：宜選用耐腐蝕電磁閥和全不銹鋼；食用超凈流體：宜選用食品級不銹鋼材質電磁閥。</p><p>　　2、高溫流體：要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造

56、的電磁閥，而且要選擇活塞式結構類型的。</p><p>　　3、流體狀態(tài)：大至有氣態(tài)，液態(tài)或混合狀態(tài)，特別是口徑大于DN25訂貨時一定要區(qū)分開來。</p><p>　　4、流體粘度：通常在50cSt以下可任意選擇，若超過此值，則要選用高粘度電磁閥。</p><p>　　三、根據壓力參數選擇電磁閥的：原理和結構品種</p><p>　　1、公稱

57、壓力：這個參數與其它通用閥門的含義是一樣的，是根據管道公稱壓力來定。</p><p>　　2、工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動或分步直動式原理；最低工作壓差在0.04Mpa以上時直動式、分步直動式、先導式均可選用。</p><p>　　四、電氣選擇：電壓規(guī)格應盡量優(yōu)先選用AC220V、DC24較為方便。</p><p>　　五、根據持續(xù)工作時間長短來選擇：常閉

58、、常開、或可持續(xù)通電</p><p>　　2、要是開啟的時間短或開和關的時間不多時，則選常閉型。</p><p>　　3、但是有些用于安全保護的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測，則不能選常開的，應選可長期通電型。</p><p>　　六、根據環(huán)境要求選擇輔助功能：防爆、止回、手動、防水霧、水淋、潛水</p><p>　　1、爆炸性環(huán)境：必須選用相應防爆

59、等級的電磁閥(我公司現(xiàn)有：d II BT4、d II CT5、Ex m I/II T4) 。</p><p>　　2、當管內流體有倒流現(xiàn)象時，可選擇我公司OK71-N、OK72-N系列帶止回功能電磁閥。</p><p>　　3、當需要對電磁閥進行現(xiàn)場人工操作時，可選擇我公司OK71-S、OK72-S系列帶手動功能電磁閥。</p><p>　　4、露天安裝或粉塵多場合

60、應選用防水，防塵品種(防護等級在IP54以上)。</p><p>　　5、用于噴泉必須采用潛水型電磁閥(防護等級在IP68以上)。</p><p>　　3.4.2電磁閥的選擇</p><p>　　因此綜上所述電磁閥可以選用價格低廉的直動式電磁閥。</p><p><b>　　3.5時鐘電路</b></p>

61、<p>　　時鐘電路:AT89C51內部有時鐘電路,但石英晶體和微調電容是需要外接的.時鐘電路為單片機產生時鐘脈沖序列.本次設計選用的晶振頻率為6MHZ. 時鐘電路如下圖所示:</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　3.6特點</b></p><p>　　太陽能熱水器自動上水閥

62、的特點在于：1、全方位克服了各種缺點，僅需人工開一次水閥就完成了上水的全部操作。2、其結構簡單，不易出故障，室內室外均可安裝，維修方便，困擾自動上水閥推廣的水垢問題迎刃而解。3、而且可以在不損壞裝修的情況下為老用戶進行安裝。4、其制造成本比其它自動上水閥低得多，但卻達到了最方便實用的效果--水滿自動關水?？傊?，這種自動上水閥能達到低成本節(jié)水而且使用方便的目的。 </p><p>　　第四章 主電路的設計與工作原理

63、</p><p>　　4.1 課題主電路設計</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　在當今的企業(yè)中，太陽能自動加水裝置的設計與制作給企業(yè)帶來了極大的經濟效益。因為全面的自動化的確給廣大用戶帶來了極大的方便。但隨著科技的日益發(fā)達自動化已不能滿足人們日益增長的物質需求，智能化已成為人們追逐的目標。企業(yè)應在不影響效益的前提下提

64、高產品的工藝性能，滿足用戶的需求。</p><p><b>　　4.1.1 輸入</b></p><p>　　根據實驗要求本課題的電子電路可大致設計如下圖4-1是一種單片機控制水位傳感器控制原理圖.途中虛線表示允許水位變化上限’下限位置.在正常情況下,應保持水位在虛線范圍內.為此,在水內的不同高度處安裝不變的三根金屬棒A、B、C來感知水位變化情況.其中A棒處于下限水位

65、處,C棒處于上限水位處,而B棒在上下水位之間.A棒接+5V的電源B、C均通過一個電阻與地相連,這種裝置就是水位傳感器：</p><p>　　圖4-1 水位傳感器控制原理圖</p><p>　　從而根據水位的變化產生相應的電位信號，由b、c兩端輸入到單片機中從中實現(xiàn)水位信號的輸入。</p><p><b>　　4.1.2 控制</b></

66、p><p>　　單片機、水位傳感器構成數字量輸入的單片機前向通道接口，單片機控制與水位傳感器信號關系如表1所示。由電磁閥供水，而單片機控制電磁閥通電，以達到水位的控制目的。供水時，單片機控制電磁閥通電供水，水位不斷上升，滑竿在浮球帶動下沿套管上升，當滑竿上升到頂位時，則使接觸開關失電，讓電磁閥關閉水源，停止供水。當水位處于上下限時，單片機控制電磁閥保持原有的通斷狀態(tài)，此時無論電磁閥通電供水，水位上升，或者電磁閥斷電沒

67、有工作，使水位不斷下降，都應繼續(xù)維持原狀態(tài)。當水位下限位置時，單片機應控制電磁閥通電，供水。</p><p>　　上下限水位信號由P1.0和P1.1輸入，這2個信號共有4種組合狀態(tài)：</p><p>　　具體情況如下表4-1所示。</p><p>　　表3-1 單片機控制與水位傳感器信號關系圖</p><p>　　注：在本電路中，檢測器為三

68、個不同位置的電極，控制器是負責對從電極輸入的電信號進行處理的整個電路，執(zhí)行器是電磁閥。</p><p><b>　　0：電機工作</b></p><p><b>　　1：電機停止</b></p><p>　　控制信號由P1.2端輸出，去控制電磁閥。</p><p>　　由P1.3輸出報警信號，驅動一

69、支發(fā)光二極管進行光報警。</p><p><b>　　4.1.3 輸出</b></p><p>　　根據理想的實驗依據將電位信號由單片機輸出來控制繼電器的常開、常閉從而實現(xiàn)信號的輸出。</p><p><b>　　4.1.4結構框圖</b></p><p>　　根據實際情況與自我總結本課題的結構框圖

70、如下圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2 本系統(tǒng)的機構框圖</p><p><b>　　4.2工作原理</b></p><p>　　4.2.1水位控制原理</p><p>　　1、供水時，單片機控制電磁閥通電，水位不斷上升，滑竿在浮球帶動下沿套管上升，當滑竿上升到頂位時，則使接觸開關失電，讓電磁閥關閉水源。<

71、;/p><p>　　2、當水為處于上下限之間時，此時，單片機控制電磁閥的通斷電，無論電磁閥是在帶通電供水，水位不斷上升，或者電磁閥沒有工作水位不斷下降,都應維持原有的狀態(tài)。</p><p>　　3、當水位處于下限位置時，水箱內無水時，需要供水，滑竿落到箱底，滑竿在水箱外的一端與接觸開關接觸得電使電磁閥導通進水。</p><p>　　如下是一種單片機控制水位傳感器控制原理

72、圖.途中虛線表示允許水位變化上限’下限位置.在正常情況下，應保持水位在虛線范圍內，為此，在水箱內的不同高度處安裝不變的三根金屬棒A、B、C來感知水位變化情況.。其中A棒處于下限水位處，C棒處于上限水位處,而B棒在上下水位之間.A棒接+5V的電源B、C均通過一個電阻與地相連，這種裝置就是水位傳感器。如圖3-1所示。</p><p>　　單片機、水位傳感器構成數字量輸入的單片機前向通道接口，單片機控制與水位傳感器信號

73、關系如表1所示；原理圖如下圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 太陽能自動上水原理圖</p><p>　　注:其中開光sw1、sw2是用來模擬水位電位信號</p><p>　　結構框圖如下圖所示：</p><p><b>　　圖4-4 原理框圖</b></p><p>　　3.2.3 電磁

74、閥上水工作原理</p><p>　　在太陽能水箱（1）的箱底上安裝帶通水孔（7）的套管（2）內放置其上連接浮球（4）的滑竿（3），滑竿（3）的一端伸出水箱外，在水箱外連接的支架（8），在支架（8）上安裝接觸開關（5），接觸開關（5）于進水管上的電磁閥（6）連接。當水箱內無水時，滑竿落到箱底，滑竿在水箱外的一端與接觸開關接觸得電使電磁閥導通進水。隨著水位的上升，滑竿在浮球帶動下沿套管上升，當滑竿上升到頂位時，則使接

75、觸開關失電，讓電磁閥關閉水源。原理圖如下圖4-4所示：</p><p>　　圖4-5 電磁閥控制原理圖</p><p><b>　　注：1為水箱</b></p><p><b>　　2為套管</b></p><p><b>　　3為滑竿</b></p><p

76、><b>　　4為浮球</b></p><p><b>　　5為接觸開關</b></p><p><b>　　6為電磁閥</b></p><p><b>　　7為通水孔</b></p><p><b>　　8為連接支架</b>&

77、lt;/p><p>　　電磁閥控制原理結構圖如下4-6所示：</p><p>　　圖4-6 電磁閥控制原理機構框圖</p><p>　　電磁閥驅動電路如下圖4-7所示</p><p>　　圖4-7 電磁閥驅動電路</p><p>　　該電磁閥太陽能自動上水裝置，其特征在于：在太陽能水箱（1）的箱底上安裝帶通水孔（7）的套管

78、（2），套管（2）內放置其上連接的浮球（4）的滑竿（3），滑竿（3）的一端伸出水箱外，在水箱外連接支架（8）上安裝接觸開關（5），接觸開關（5）與進水管上的電磁閥（6）連接。</p><p><b>　　4.3 結語</b></p><p>　　該系統(tǒng)設計是基于在單片機嵌入式系統(tǒng)而設計的，充分利用單片機強大控制功能和方便通信接口，該檢測控制系統(tǒng)在實驗室某實驗系統(tǒng)得到成

79、功實踐，實現(xiàn)水位檢測、自動控制、處理和報警等功能，提高了實驗的自動控制能力。進一步優(yōu)化系統(tǒng)軟硬件設計，可為實時實現(xiàn)遠端控制，因此，該系統(tǒng)在農村太陽能水箱，城市水源檢測控制等領域有著廣闊的應用前景。</p><p>　　第五章 本課題改進及擴展</p><p>　　進入21世紀以后科技發(fā)展的速度步入一個更快更好的階段，隨著科技的飛速發(fā)展，人們的物質生活也在隨著科技的發(fā)展而得到質的提升。在當今

80、的社會，人們在不斷的創(chuàng)新，在不斷的追求完美。在人們的生活中在不斷的尋求能為人類而工作的替代品，人們的生活在向著快速與智能化的方向發(fā)展。</p><p>　　本課題的實驗內容是太陽能熱水器的自動送水裝置，此次試驗是一次普通的電子實驗，沒有太多的更好更新的科技元素在里面，但我想隨著科技的日新月異，此送水裝置一定大有發(fā)展前途，并且會隨人們的意愿向著智能化方向發(fā)展。</p><p>　　據了解，在

81、幾家業(yè)績比較突出的太陽能集團生產的太陽能熱水器上安裝的自動送水裝置已具備了初步的智能化需求。本實驗只是一個自動送水裝置，而公司所推出的自動送水裝置成品能完成水箱自動上水、自動控溫等智能化功能?，F(xiàn)在的送水裝置已不是一個單純的自動送水裝置，它已演變成一個集自動上水與自動控溫等智能化功能于一身的電氣系統(tǒng)。在這種裝置系統(tǒng)中變壓及整流系統(tǒng)更加完美，電壓更加穩(wěn)定，不受供電線路電壓不穩(wěn)定的影響。所使用的元器件則更加精良，有更好的抗疲勞強度，增長了系統(tǒng)

82、的使用壽命。這一系列的智能化裝置離不開科技的飛速發(fā)展。相信隨著科技的不斷發(fā)展，自動送水裝置系統(tǒng)以后必將更加人性化與智能化。</p><p>　　自動送水裝置的發(fā)展用途是多種多樣的，在不斷的發(fā)展中為解放更多的勞動力人們日常生活中的各種設施，以及社會生產與生活中各種設備會不斷的更新，將會更加的智能化，這也就需要大量的各式各樣的送水裝置進如我們的日常生活中。所以說自動送水裝置的發(fā)展必將是多元化，并且發(fā)展會更加迅速。&l

83、t;/p><p><b>　　結  論</b></p><p>　　此次畢業(yè)設計是我們從大學畢業(yè)生走向工作崗位的重要一步.從最初的選題,直至到完成設計期間查找資料,經過老師的指導,與同學的交流,反復修改,每一個過程都是對自己能力的一次檢查與充實.</p><p>　　在王老師的精心指導下，我查閱了各種資料，最終順利的完成了該設計。經過一個

84、月的不懈努力，我終于圓滿的完成了在開題報告中原定的基本任務，我們在實際的設計過程中首先對課題進行了系統(tǒng)的討論與論證，繼而對電路圖進行設計與研究，然后進行元器件參數的修改與論證做到理論聯(lián)系實際。</p><p>　　電路滿足了我們基本設想的功能，當電路接通電源時，主電路有相應的電源指示燈點亮，指示電源正常。當太陽能熱水器水箱缺水，電路指示燈能發(fā)出光亮，告知人們應向水箱中送水，當水箱中的水上升到需要的高度時，電路指示

85、燈發(fā)出光亮，應停止向水箱中送水。</p><p>　　在我們王老師的精心指導下，在我們大量的實習與實踐經驗的指引下，我們的論文完成的很順利，包括了我們從開始試驗到我們完成任務的全部過程，這是我們小組成員一個多月以來辛勤工作的結晶，是用我們的智慧與汗水換來的，在這份來之不易的畢業(yè)設計成果中，凝聚了太多的汗水與歡笑，更凝聚了許多給予我們無私幫助的老師、同學們的辛勤汗水。</p><p>　　太

86、陽能熱水器的自動送水裝置是非常有發(fā)展前途的，隨著人們生活水平的不斷提高，我相信太陽能熱水器的水位報警器一定會向著更加完美的智能化邁進。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 《工廠供電》劉介才 機械工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 《電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器》常小玲 機械工業(yè)出版社</

87、p><p>　　[3] 《電工與電子技術》周紹平，李嚴 北京交通大學出版社</p><p>　　[4] 《控制傳感器原理與應用》王煜東 機械工業(yè)出版社</p><p>　　[5] 《自控原理及系統(tǒng)》孔凡才 上海理工大學 機械工業(yè)出版社</p><p>　　[6] 《控制微處理器原來及應用》</p><p>　　[7

88、] 《電子技術基礎》阮立志，裴詠枝 機械工業(yè)出版社</p><p>　　[8] 《單片機原理與應用》王效華，張詠梅 北京交通大學出版社</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在本課題的完成中，我得到了很多人的幫助，在此表示衷心的感謝!</p><p>　　首先感謝我的指導老師*老師，我的課題是

89、在她的指導和幫助下完成的，她深厚的理論功底和嚴謹的治學態(tài)度以及高度的敬業(yè)精神使我受益非淺，對我課題的完成起到了至關重要的作用。</p><p>　　論文寫作的過程真不簡單：各種壓力的時時襲擾,知識積累的尚欠火候,致使我一次次埋頭于圖書館中,一次次周旋于文獻資料之中,一次次奮戰(zhàn)于電腦屏幕前。在指導老師*老師的親切關懷和悉心指導下我的論文畫上了句號。她嚴肅的科學態(tài)度,嚴謹的治學精神,精益求精的工作作風,深深地感染和激

90、勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成,*老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。在論文完成之際,我要特別感謝我的指導老師*老師的熱情關懷和悉心指導,在此表示真誠地感謝和深深的謝意。</p><p>　　在畢業(yè)設計過程中，我們將所學的專業(yè)理論知識與實際開發(fā)結合起來，理論聯(lián)系實際，提高了專業(yè)技能。大量的查閱資料，對專業(yè)知識有了更深入的理解和認識，拓展了知識面。通過此次畢業(yè)設計，全面了解和掌握了課題開發(fā)的基礎方法和步驟

91、，進一步學習了單片機、模擬電子、數字電子、傳感器、CAD等專業(yè)知識。為以后的實際工作打下了良好的基礎。</p><p>　　另外,在論文的寫作過程中,也得到了許多同學的寶貴建議,同時還得到許多老師的支持和幫助,在此一并致以誠摯的謝意。三年的大學生活我從她們身上學到的將讓我受益終生。</p><p>　　同時,還要感謝三年里教過我的老師們。我學到的不僅僅是書本上的知識,還有著做人的原則與風骨

92、,這將對我走向社會起到了一個橋梁作用,將是我人生的一段重要的經歷、一個重要步驟,對將來走上正式工作崗位也有著很大幫助。</p><p>　　感謝身邊的同學和朋友,有了你們,我的大學才算得上完整。感謝你們三年來對我的寬容與關照。那有歡笑有淚水,有認同有爭執(zhí),有吵鬧有幫助的繽紛歲月讓我懂得了友情的真摯與可貴,能與你們相遇、相交與相知,是我人生中最幸運的一件事。 </p><p>　　最后,我要