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基于单片机的工业加湿器控制系统

李雯婷  
【摘要】: 在纺织、造纸、喷涂、塑料、印刷、医药、烟草等行业,工业加湿器都是必不可少的设备。然而传统的工业加湿器往往采用高压喷雾式加湿器、湿膜加湿器、汽加湿器、离心式加湿器、电热蒸汽加湿器等作为加湿设备。这些加湿器往往具有体积庞大、转换效率不高、造价不菲等缺点,在控制方法上也是半智能的控制方法,需要人工排出废水,人工记录系统故障,湿度控制精度也不高。 基于以上诸多原因,本文展开了对智能工业湿度控制系统的研究。设计了基于单片机SST89E564的智能湿度控制系统,该系统主要由数字主控单元、水箱、抽水泵、过滤器、加湿器、传感器、反渗透膜等单元构成。外部自来水经过过滤器、反渗透膜、水箱后进入超声波加湿器。数字主控单元主要由按键显示模块、压力、湿度采集模块、输出控制等模块构成。 按键显示模块为用户提供了人机交互的通道。用户可以通过键盘输入预先需要设定的参数,比如系统时间、排水时间等。LCD显示模块能够显示时间和湿度数值、系统工作指示、电源工作指示、控制系统故障指示、以及水位高度、制水和停止制水的状态等信息。压力传感器的主要用来检测外部自来水的信息。当外部自来水停水时,系统必须断电保护水泵。由于系统中过滤器和反渗透膜单元产生的废水必须定时排出,为此,系统中设计电磁阀进行排放废水的控制。为了检测水箱中水位的状况,系统中采用了两个浮子进行水位信号的检测。当水位过高时,水泵将停止工作。当水位过低时,水泵将抽水到水箱。在水箱中还设置了一个水位感应片,当水箱中的水位过低时,表明系统的供水系统出现故障,这时必须切断系统电源保护系统设备。 为保证湿度控制的精度,系统选用了高精度的湿度传感器HM1500作为湿度检测单元。该传感器有以下特点:(一)湿度测量范围为5 %~99 %(相对湿度) ;(二)工作温度为-30℃~60℃;(三)响应时间快为5 s左右;(四)外部有保护外套,可以工作在恶劣的环境;(五)输出的电压值和湿度值线性度好。传感器输出电压检测电路采用高精度的逐次逼近式A/D转换器,使用ADC0809作为模数转换单元。在软件中采用了广泛应用于工业控制的PID控制算法。该算法具有结构简单、鲁棒性好、可靠性高、参数易于整定等特点,也为高精度的湿度控制奠定基础。 在加湿器方面系统采用了国内外使用较多的超声波加湿器。该加湿器在工作时无机械驱动、无噪音干扰、无污染、故障率低、能耗低、雾化效率高、维护简便、可靠,既可以较大空间进行均匀加湿,也可对特殊空间进行局部温度补偿,具有较高的使用灵活性。由于系统工作环境可能较恶劣,系统的电源很容易收到干扰,为此本设计中使用专用的电源监测和复位芯片MAX708进行12V电源的监测,一旦监测到电源的波动可能导致系统复位时,系统首先进行水泵等关键设备的断电保护,同时对当前的状况进行记录并进行保存,以便供用户以后诊断系统故障。 系统设计完成后,经过多次测试,表明该系统达到了定时排水、自动抽水、高精度湿度控制等智能控制器的基本功能,同时该系统具有成本低、效率高、自动化程度高等特点,达到设计要求。 论文对所设计的高精度湿度控制进行了总结,讨论了系统设计的不足和改进思路,为课题今后进一步的深入研究和系统性能的进一步提高奠定了基础。


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