|
1 引言 中國是全球人均水資源最貧乏的國家之一，然而在我國，水資源短缺與嚴重浪費現象長(cháng)期并存。未來(lái) 15 年是我國建設節水型社會(huì )的關(guān)鍵時(shí)期，國五部委聯(lián)合發(fā)布的《中國節水技術(shù)政策大綱》中，對建設節水型社會(huì )的規劃之一是推廣先進(jìn)實(shí)用的節水技術(shù)。 學(xué)生公寓盥洗室生活用水量大，水池的排水方式普遍為直排式，使具有再次利用價(jià)值的生活廢水被排入下水道，造成水資源的浪費。本課題設計的是生活廢水二次利用裝置的控制系統，這一系統地完成有利于推進(jìn)節水技術(shù)的推廣，用單片機控制廢水處理的設備，從而實(shí)現現場(chǎng)的自動(dòng)化控制。 2 系統總體設計 系統節水裝置如圖 1 所示，本生活廢水處理控制系統主要分為以下幾個(gè)模塊，通過(guò)檢測浮子開(kāi)關(guān)量來(lái)檢測水位，如圖中的 K1,K2,K3，分別檢測過(guò)濾水箱，凈水箱，儲水箱的水位，即輸入單元模塊，此模塊主要用于為控制器提供各輸入量的邏輯組合值；驅動(dòng)電氣箱內的電機停轉以控制水位的輸出控制單元模塊；及狀態(tài)顯示，聲光報警，數碼顯示流量總計和手動(dòng)自動(dòng)控制切換單元模塊。 圖 1 節水裝置示意圖 2.1 控制系統輸入模塊設計 對輸入量的檢測要實(shí)時(shí)準確，本系統使用浮子來(lái)檢測水位是處于高水位狀態(tài)或低水位狀態(tài)，其輸出為開(kāi)關(guān)量，所以可以直接將開(kāi)關(guān)量的值檢測到單片機內。對開(kāi)關(guān)輸入量的檢測主要有以下兩種典型的方案：一是通過(guò)光電耦合器件檢測開(kāi)關(guān)量，實(shí)現電氣隔離，這樣處理可以使輸入端的波動(dòng)不至于影響控制電路的正常工作，如圖 2 中左側電路圖所示，另一種方案是直接檢測，通過(guò)簡(jiǎn)單的電路將開(kāi)關(guān)量檢測進(jìn)來(lái)，如圖 2 中右側電路圖所示。 圖 2 開(kāi)關(guān)量輸入檢測方法比較 在本系統中，由于浮子的開(kāi)關(guān)量的電氣干擾比較小無(wú)需使用光電耦合器件來(lái)進(jìn)行電氣隔離，對輸入量的瞬間抖動(dòng)可以利用軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現準確的檢測，如可在檢測輸入量時(shí)做一下延時(shí)，所以在本系統中采用第二種方案。 2.2 輸出控制單元設計 在本系統中，輸出控制主要是控制電機的停轉來(lái)控制水位，使各個(gè)水箱的水位保持在一定的允許的變化范圍內，不允許水箱內水位過(guò)低以至干涸，也不允許水箱內水位過(guò)高以至無(wú)法向水箱內充水造成水浪費。 由于單片機系統是弱電系統，而電機回路是強電系統，這就需要解決弱電控制強電的問(wèn)題，要實(shí)現弱電與強電的隔離，所以利用繼電器控制電機，實(shí)現強弱電的隔離，這樣就不會(huì )造成強電系統對弱電系統的沖擊使系統不穩定。如圖3 所示。 圖3 電機驅動(dòng)控制電路 由圖3 可知，當單片機輸出高電平時(shí)，使三極管處于飽和導通狀態(tài)，繼電器線(xiàn)圈得電吸合開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)接通強電回路，使電機回路導通；當單片機輸出低電平時(shí)，三極管處于截至斷開(kāi)狀態(tài)，線(xiàn)圈失電，通過(guò)反向續流二極管反向續流放電，開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)，強電回路斷開(kāi)，電機停轉。這樣就實(shí)現了對電機的控制。 2.3 狀態(tài)顯示及數碼顯示單元 狀態(tài)顯示功能，使用發(fā)光二極管來(lái)指示系統所處的狀態(tài)，驅動(dòng)發(fā)光二極管采用灌電流的方式，通過(guò)程序控制相應的端口來(lái)控制發(fā)光二極管的亮滅。數碼管顯示單元，主要是用于顯示流量總計，統計所處理廢水的總量。我們采用四位數碼管來(lái)顯示流量總計。如圖 4 所示。 圖 4 數碼管顯示單元 在本系統中，我們采用共陽(yáng)極數碼管，通過(guò)三極管來(lái)控制其通斷，因為 74LS47 具有譯碼功能，所以利用此芯片來(lái)控制數碼管的顯示，對數碼管顯示的控制采用循環(huán)掃描的動(dòng)態(tài)方式顯示。 至此，系統的各個(gè)功能模塊基本完成，那么系統的總體設計功能圖如圖5 所示。 圖 5 系統總體功能模塊圖 系統主要由單片機擴展若干外圍不同功能的模塊，來(lái)構成一個(gè)單片機控制系統。本系統主要由輸入模塊，輸出控制電機模塊，狀態(tài)顯示模塊及數碼顯示流量模塊。 3 系統調試與結論 本系統通過(guò)仿真調試及在現場(chǎng)的調試測試，能夠很好的控制系統正常運轉，對于浮子開(kāi)關(guān)量的檢測快速準確，對電機的停轉的控制迅速可靠，能夠比較準確的顯示所處理的廢水的總量，系統各種狀態(tài)的指示實(shí)時(shí)準確，能夠很好的滿(mǎn)足系統控制要求。 |
