抽水機(jī)節(jié)能智能控制電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

吳偉瓊

摘要：本文設(shè)計(jì)了一套抽水機(jī)的智能控制電路，該電路由供電電路及其檢測(cè)電路、單片機(jī)控制電路等組成。所設(shè)計(jì)的電路在電源正常的情況下，抽水機(jī)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)水位、抽水、保護(hù)等功能。

[關(guān)鍵詞]節(jié)能智能抽水機(jī)控制電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

抽水機(jī)在生產(chǎn)和生活中的廣泛應(yīng)用，必定造成能量的大量消耗，而能量的消耗必定制約人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的繁榮，因此開(kāi)發(fā)和利用新型能源可以大大地推進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的繁榮。當(dāng)前，世界范圍內(nèi)，各國(guó)致力于風(fēng)能、太陽(yáng)、潮汐及地?zé)岬瓤稍偕茉矗ㄒ部煞Q(chēng)之為綠色能源）的開(kāi)發(fā)，在這其中，太陽(yáng)能電綠色能源發(fā)展最為快速。在2009年3月26日，國(guó)家財(cái)政部、住房與城鄉(xiāng)建設(shè)等部門(mén)協(xié)作制定了《針對(duì)積極推進(jìn)太陽(yáng)能光電建筑應(yīng)用意見(jiàn)》及《太陽(yáng)能光電建設(shè)應(yīng)用暫行補(bǔ)貼管理辦法》等條例，其明確規(guī)定了對(duì)于滿足條件的太陽(yáng)能光電建筑示范使用項(xiàng)目將獲得20元/瓦的補(bǔ)貼，規(guī)定指出太陽(yáng)能屋頂、綠色及智能建筑等計(jì)劃的實(shí)施，出于為了響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，為節(jié)能減排出一份力，上網(wǎng)查找了有關(guān)的資料和結(jié)合自己所學(xué)習(xí)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一種太陽(yáng)能和市電智能選擇供電方式的抽水機(jī)控制電路，解決原有的利用市電供電耗能和抽水機(jī)手動(dòng)控制的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)抽水機(jī)能自動(dòng)控制，使用中起到節(jié)能、環(huán)保的效果！

1設(shè)計(jì)的抽水機(jī)控制電路的介紹

1.1電路工作原理

單片機(jī)控制自動(dòng)檢測(cè)用戶(hù)水塔高低水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)的水位，相應(yīng)控制抽水進(jìn)行啟動(dòng)抽水或停止抽水工作。

1.2電路控制功能

單片機(jī)控制，電源正常時(shí)，抽水機(jī)能進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)水位和抽水及實(shí)現(xiàn)自保護(hù);同時(shí)裝置采用太陽(yáng)能和市電智能選擇供電，保證在長(zhǎng)期陰雨天氣時(shí)和晚上由市電供電，晴天時(shí)由太陽(yáng)能供電，起到節(jié)能省電、智能控制的效果.1.3太陽(yáng)能應(yīng)用特點(diǎn)

（1）能源選擇：太陽(yáng)能資源無(wú)處不在而且取不盡，用不竭。

（2）方便快捷：無(wú)需架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電。

（3）綠色節(jié)能：利用太陽(yáng)能資源，真正的綠色節(jié)能。

（4）建造和拆卸特性：易于建造安裝、拆卸遷移。

（5）使用性能和壽命：性能穩(wěn)定、可靠，壽命長(zhǎng)且安全，安裝簡(jiǎn)易，無(wú)噪音。

（6）維護(hù)管理：太陽(yáng)能發(fā)電部件不易損壞，管理方便。

2抽水機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)

2.1抽水機(jī)控制電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的自動(dòng)抽水機(jī)控制電路主要包含太陽(yáng)能電池板供電、市電供電、水位檢測(cè)、單片機(jī)控制及其它外圍等電路構(gòu)成部分。通過(guò)電路板單片機(jī)檢測(cè)，太陽(yáng)能電池電路有充足的陽(yáng)光，電壓超過(guò)12V時(shí)，單片機(jī)控制將與太陽(yáng)能電池板電源相連接，保證單片機(jī)的待機(jī)供電（為了節(jié)約成本和維修，沒(méi)有設(shè)計(jì)蓄電池儲(chǔ)能），當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到太陽(yáng)能電池板供電不足，即太陽(yáng)光較弱（即陽(yáng)光不足、下雨天和晚上），單片機(jī)控制自動(dòng)接入電源為市電經(jīng)AC/DC變換后經(jīng)供電線路提供電源，以保證該電路能自動(dòng)檢測(cè)水位位置。外圍電路包括：手動(dòng)抽水按鍵電路、水位不足報(bào)警電路，報(bào)警用于系統(tǒng)工作異常報(bào)警。

2.2作品制作流程

（1）根據(jù)電路要實(shí)現(xiàn)的功能設(shè)計(jì)出電路圖，本電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：電路圖中由太陽(yáng)能供電裝置，主電路板，水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，變壓降壓電路等組成。

（2）根據(jù)設(shè)計(jì)出來(lái)的電路圖，自制一塊電路板

（3）連接電路板和太陽(yáng)能電池板進(jìn)行調(diào)試

2.3電路板的制作步驟

（1）在電腦上使用專(zhuān)業(yè)電子繪圖軟件畫(huà)出正確的電路原理圖，標(biāo)注元件符號(hào)及參數(shù)，錄入元件的封裝;

（2）根據(jù)原理圖畫(huà)出印制電路板PCB的板樣圖;

（3）將已經(jīng)做好的樣板圖打印到熱轉(zhuǎn)印紙上，方便把PCB圖印刷到敷銅板;其實(shí)這個(gè)過(guò)程就是轉(zhuǎn)移印花工藝，通過(guò)熱轉(zhuǎn)印紙將染料轉(zhuǎn)移到織物上的過(guò)程就是轉(zhuǎn)移印花;

（4）將打印好的熱轉(zhuǎn)印紙覆蓋在覆銅板上，送入照片過(guò)塑機(jī)過(guò)塑;

（5）用稀鹽酸HCL腐蝕PCB板，除去板表面的碳粉;

（6）用鉆空機(jī)在PCB板上鉆元器件的管腳孔，并根據(jù)原理圖把元器件進(jìn)行組裝焊接。

2.4電路軟件的設(shè)計(jì)

電路運(yùn)行流程圖如圖2。

（1）上電初始化;

（2）太陽(yáng)能電池電壓檢測(cè)：當(dāng)太陽(yáng)能電池電壓大于等于12V時(shí)（即陽(yáng)光足夠強(qiáng)），電源指示燈亮，單片機(jī)控制電路向太陽(yáng)能電池供電電路發(fā)出指令，電源供電由太陽(yáng)能電池板提供，同時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)水位檢測(cè)電路進(jìn)行水位檢測(cè)，檢測(cè)水位是否達(dá)到最低水位，如果是yes，則重新檢測(cè)，如果是No，則系統(tǒng)啟動(dòng)抽水機(jī)進(jìn)行抽水，當(dāng)啟動(dòng)抽水三分鐘后再一次檢測(cè)水位是否達(dá)到最低水位，如果是No，則蜂鳴器報(bào)警，報(bào)警后抽水機(jī)停機(jī)進(jìn)行保護(hù);如果是yes，則檢測(cè)水位是否達(dá)到最高水位：如果是No，則重新檢測(cè)，如果是yes，則自動(dòng)關(guān)機(jī)。

（3）假如，上一步對(duì)太陽(yáng)能電池板供給的電壓檢測(cè)為：太陽(yáng)能電池電壓小于12V時(shí)（即陽(yáng)光不足、下雨天和晚上），單片機(jī)控制電路向市電供電電路發(fā)指令，電源供電由市電提供，同時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)水位檢測(cè)電路進(jìn)行水位檢測(cè)，檢測(cè)水位是否達(dá)到最低水位，如果是yes，則重新檢測(cè)，如果是No，則系統(tǒng)啟動(dòng)抽水機(jī)進(jìn)行抽水，當(dāng)啟動(dòng)抽水三分鐘后再一次檢測(cè)水位是否達(dá)到最低水位，如果是No，則蜂鳴器報(bào)警，報(bào)警后抽水機(jī)停機(jī)進(jìn)行保護(hù);如果是yes，則檢測(cè)水位是否達(dá)到最高水位：如果是No，則重新檢測(cè)，如果是yes，則自動(dòng)關(guān)機(jī)。

3調(diào)試、討論和展望

3.1作品調(diào)試結(jié)果

上電后，太陽(yáng)能電池的電壓經(jīng)檢測(cè)電路檢測(cè)大于12V時(shí)（即陽(yáng)光足夠強(qiáng)），單片機(jī)控制接入電源為太陽(yáng)能電池板供電的電源，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到陽(yáng)光較弱時(shí)（即陽(yáng)光不足、下雨天和晚上），單片機(jī)控制接入電源為市電經(jīng)AC/DC變換后經(jīng)供電線路提供電源，保證抽水機(jī)能按照設(shè)計(jì)的功能進(jìn)行正常工作

3.2討論

（1）不可再生能源正在一天天減少，對(duì)環(huán)境造成的危害日益突出，所以一種新型的綠色能源的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用尤其重要;

（2）當(dāng)前國(guó)家大力提倡開(kāi)發(fā)可再生能源，其中太陽(yáng)能發(fā)電是發(fā)展最為迅速的一種綠色能源，太陽(yáng)能作為清潔的可再生能源，越來(lái)越受到人們的重視，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛;

（3）設(shè)備智能控制是社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)。

3.3展望：可改進(jìn)的方面.

（1）增加蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能，使用更方便;

（2）增加水塔的水位顯示功能，可以顯示水位高低;

（3）增加抽水機(jī)的過(guò)電流保護(hù)，保護(hù)抽水機(jī)壽命;

（4）增加逆反器，應(yīng)用更廣泛。

4結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)電路在實(shí)驗(yàn)與調(diào)試基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，科學(xué)而規(guī)范地完成了電路狀態(tài)管理與適時(shí)控制能量流的目標(biāo)。本電路設(shè)備，充分借助單片機(jī)片內(nèi)資源，對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化控制，盡可能對(duì)硬件線路進(jìn)行了簡(jiǎn)化，以此有效降低了電源硬件成本。該設(shè)計(jì)方法使得電路更加可靠，也可獲得精確的電壓檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)快速、靈活的控制，本設(shè)計(jì)的電路制造成本低，同時(shí)所設(shè)計(jì)的電路的供電電路設(shè)計(jì)為具有廣闊節(jié)能前景的太陽(yáng)能參與供電的電路，既能達(dá)到節(jié)能環(huán)保要求，且安裝簡(jiǎn)單方便，相信經(jīng)過(guò)改善后可以用于太陽(yáng)能熱水器的控制器供電、電動(dòng)門(mén)控產(chǎn)品、戶(hù)外廣告牌等各種場(chǎng)所的供電是符合國(guó)家能源發(fā)展趨勢(shì)的，有一定的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]歐陽(yáng)名三，余世杰，沈玉梁。采用單片機(jī)的太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)跟蹤控制器[J].電子技術(shù)，2002，（12）：753-755.

[2]黃茂三。一種太陽(yáng)能與市電混合供電裝置設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。漳州師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009（02）.