單片機在小型空氣干燥器中的應用
發(fā)布人:
鄭州泰達 發(fā)布時間:2017-04-01
發(fā)布時間:2010年03月18
摘 要:介紹了單片機應用于空氣干燥器中的一種設計方法。該干燥器具有自動化程度高、安全性好、可靠性高、使用方便、再生工藝先進等特點。
關鍵詞:單片機;干燥器;自動化;再生
隨著現(xiàn)代社會生活水平的提高,人們對衛(wèi)生狀況更為關注,市場上出現(xiàn)了大量利用空氣電離產(chǎn)生臭氧進行消毒的家用消毒器械。但幾乎所有的產(chǎn)品都存在著臭氧產(chǎn)量不均、連續(xù)工作性能較差的缺陷。究其原因,主要還是對進入臭氧發(fā)生器的空氣前期處理不夠。要保證臭氧發(fā)生器高效、長期穩(wěn)定工作,必須對空氣進行凈化和干燥處理。現(xiàn)在所用的空氣干燥方式主要是冷凍干燥或變壓吸附干燥。但由于干燥設備體積大、成本高,還僅應用于工業(yè)產(chǎn)品中,在民用產(chǎn)品上,有部分采用變色硅膠進行干燥,但也存在著干燥度較低,需頻繁更換等缺陷。鑒于上述情況我們采用高效氧化鋁顆粒干燥,利用單片機控制雙管切換加熱再生,獲得了滿意的效果。
1 空氣干燥器的控制要求
裝置由2個干燥加熱管組成。通常情況下,A管處于工作狀態(tài),即對外部進入的空氣進行凈化干燥處理,B管處于等待或加熱再生狀態(tài)。當A管失效后進行切換,B管轉(zhuǎn)為工作,A管轉(zhuǎn)為再生,如此循環(huán)工作。因此干燥器的控制系統(tǒng)應達到如下要求:
(1)加熱管的溫度能自動恒溫控制。
(2)能自動記錄和保存干燥器的使用壽命。
(3)工作管和再生管能按干燥器的工藝要求進行自動切換。
(4)當加熱管加熱失控時,應有過熱保護功能。
(5)干燥器失效(壽命終結(jié))或加熱失控時應能發(fā)出 聲光報警。
2 電路組成
為確保干燥器控制系統(tǒng)的可靠實現(xiàn),選用AT89C2051單片機為主控部件,他是一個有2 kBFlash可編程、可擦除只讀存儲器(E2PROM)的低壓、高性能8位CMOS微型計算機,有15條I/O引線;128 BRAM;2個16 b定時器/計數(shù)器;1個5向量二級中斷結(jié)構(gòu);1個全雙工串行口;1個精密模擬比較器以及片內(nèi)振蕩器及時鐘電路等。為充分利用單片機的內(nèi)部資源,將AT89C2051用于非總線方式,并采用了虛擬I2 C總線技術(shù),現(xiàn)將各部分電路加以簡介。電氣原理圖如圖1所示。
2.1 溫度控制電路
兩加熱管的溫度控制電路是由溫度傳感器的輸出電阻RT、雙比較器LM393溫度設定電位器W以及相應的電阻元件組成,比較器的輸出分別連接到AT89C2051的P3.0和P3.7口線。當溫度的測量值低于設定值時,單片機驅(qū)動繼電器械J1或J2吸合,加熱管通電加熱,反之,停止加熱。在程序設計時做了回差設計,避免加熱管頻繁開關。
2.2 輸出驅(qū)動電路
干燥器的4個交流負載:加熱管A、加熱管B、冷卻風扇電機D、換向電磁閥T(接通工作管,切斷再生管)由驅(qū)動電路驅(qū)動,4個驅(qū)動電路由光偶TIL113,繼電器J1~J4,二極管和電阻組成。光偶的輸入端通過限流電阻連接到AT89C2051的P1.6~P1.3口線上,四個交流負載的工作狀態(tài)由單片機P1.6~P1.3的高低電平?jīng)Q定。電路不但可以實現(xiàn)強弱電的隔離,也提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
2.3 掉電保護和計時電路
為使系統(tǒng)可靠工作,并保存干燥器工作時間、再生時間以及系統(tǒng)停電時間等,設計了掉電保護和計時電路,選用HT7044作為電源監(jiān)視器,掉電時,HT7044輸出低電平送至單片機的P3.2,CPU立即響應中斷,將各種時間數(shù)據(jù)保存。裝置中的數(shù)據(jù)保存選用串行接口的E2PROMAT24C01A,計時電路采用串行接口芯片PCF8563,他們均連接到AT89C2051的P1.0,P1.1構(gòu)成的虛擬I2C總線上,這樣可簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),節(jié)省I/O線。
2.4 超溫保護電路
為防止加熱管失控而燒壞干燥器,設計了超溫保護電路。保護用溫度傳感器的常閉接點K1(A管)、K2(B管)、加熱繼電器J1或J2的常開接點與加熱管A或B串接在220 V電源上,當加熱失控時,K1或K2斷開,切斷加熱管的供電回路,超溫報警信號由TIL117的輸出接于P1.7口線上。
2.5 顯示報警電路
蜂鳴器YD、發(fā)光管VD1(報警指示)、VD2(A管再生指示)、VD3(B管再生指示),分別與單片機的P3.1, P3.3,P3.4,P3.5相連接,通過向這些端口線送出低電平,可以實現(xiàn)聲音、燈光提示,完成A、B管再生顯示或故障報警。
3 系統(tǒng)軟件設計
控制系統(tǒng)的軟件采用模塊化結(jié)構(gòu),由主程序、再生子程序、掉電保護子程序和顯示報警子程序組成。這里給出主程序流程圖如圖2所示,再生子程序流程圖如圖3所示。
4結(jié)語
該裝置安全可靠,使用方便,干燥空氣露點低,連續(xù)工作性好,再生工藝修正極其方便,只需調(diào)整幾個參數(shù),就可修正再生工藝,適用于不同要求的空氣干燥器。現(xiàn)已成功地用于某出口產(chǎn)品上,具有明顯的經(jīng)濟效益。
參考文獻
[1]余永權(quán).Flash單片機原理及應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,1997.
[2]何立民.單片機高級教程-應用與設計[M].北 京:北京航空航天大學出版社,2000.
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