单片机控制的高可靠大功率自动给水装置

　　本文介绍的采用89C2051单片机制作的高可靠、大功率自动给水装置，具有缺相检测、超温检测、过流检测及相应的声光报警功能。电机采用星形——三角形激活方式，只要合理地选择电流互感器，此电路控制电机的功率可以达到数百千瓦。可以广泛应用于学校、酒店等高楼大厦高水位水箱的自动给水。

　　见附图。A、B、C是三个水位取样探头，当水位低于B探头时，89C2051的P3.0脚将由高电位变为低电位。当水位达到C探头时，89C2051的P3.1脚将由低电位变为高电位，从而完成水位取样任务。Rt1、Rt2、Rt3、U2A及其它外围组件共同组成超温取样电路，当电机的温度由于某种原因升高而大于设定值时，比较器U2A就输出高电位到89C2051的P3.2脚。电流互感器L1、R8、R9、D2、U2B及其它外围组件共同组成过流取样电路，当电机由于轴承损坏等其它原因引起电流超过设定值时，比较器U2B就输出一个高电位到89C2051的P3.3脚。Ra、Rb、Rc、D3、D4、U3、U2C及其它外围组件共同组成缺相取样电路，Ra、Rb、Rc按星形接法接入A、B、C三相电路中，当三相电压平衡时，其电压向量和为零，U3的二极管中无电流流过。当三相电压不平衡时，三相电压的向量和不为零，U3的二极管中就有电流流过，光敏三极管导通，电压跟随器U2C就输出一个高电位到89C2051的P3.4脚。P1.4、P1.5、P1.6、P1.7、P3.5、P3.7分别连接缺相、超温、过流、抽水、水满、水位异常发光二极管，作为相应的灯光指示。P1.3通过光耦合器连接报警电铃，P1.0通过光耦合器和双向可控硅连接主电源接触器KM1线圈，P1.1通过光耦合器和双向可控硅连接星形激活接触器KM2线圈，P1.2通过光耦合器和双向可控硅连接三角形运行接触器KM3线圈，与双向可控硅并联的电阻和电容对可控硅起保护作用。89C2051通过内部程序的运行，对参数进行综合处理，完成缺相、过流、超温报警及星形——三角形激活等保护、抽水功能。

　　制作要点

　　热敏电阻Rt1、Rt2、Rt3绑扎在电机的三相绕组上，绑扎处和引出线要注意绝缘。调试时，要根据电机的绝缘等级来设定报警温度值( 电机的绝缘等级有：A级绝缘105℃、E级绝缘120℃、B级绝缘130℃、F级绝缘155℃、H级绝缘180℃)。将三个热敏电阻放置在相应等级的温度环境下，细调电位器RP1，使比较器U2A刚好输出高电位。如果U2A始终输出高电位，则应减小R1的电阻值，如果U2A始终输出低电位，则应加大R1的电阻值。

　　过流取样电路中，电流互感器的比值要根据电机的功率大小来选择，其原则是要使U2B同相端的取样电压在1 ~3V之间，且流过电阻R8、R9的电流最好不要超过1安培。电阻R8、R9的功率要不小于实际功率的两倍，以确保电流互感器不开路。也可以通过改变电流互感器初级匝数来调节输出参数。 调试时使电机工作于满负荷状态，测量U2B的同相端电压是否在1~3V之间，如果不在1~3V之间，则应将减小电阻R8、R9的阻值。细调电位器RP2，使得比较器U2B刚好输出低电位。

　　缺相取样电路中，RP3用来调节灵敏度。A相、B相、C相的取样应该接在电机的接线端子上。根据经验，造成缺相的原因主要是控制电器，如现场配电开关、接触器等，有时也会因为电机接线端子的松动而导致缺相。因此，对电机接线端子应该定期检查。

　　软件工作过程

　　接通电源后，89C2051首先检测是否缺相，如果缺相，则LED1亮且报警，否则检测是否缺水，如果缺水，则激活电机抽水，抽水3分钟后再次对水位进行检测(注意，第二次检测水位的时间要根据水池的大小来确定)，如果检测结果依然缺水(如电机空转等情况)，则停止抽水，LED6亮且报警。否则程序返回开始处，有条不紊地检测是否缺相，是否水满、是否超温、是否过流等。

　　原程序如下：

　　ORG 0000H

　　AJMP START

　　ORG 0030H

　　START:JB P3.4，A4;是否缺相若缺相则

　　转A4处。

　　JNB P3.0,A0 ;是否缺水，若缺水，

　　则转A0处。

　　JB P3.1,A1 ;是否水满，若水满，则

　　转A1处。

　　JB P3.2,A2 ;是否超温，若超温，

　　则转A2处。

　　JB P3.3,A3 ;是否过流，若过流，

　　则转A3处。

　　AJMP START

　　A0: MOV P1,#3EH ;星形激活抽水

　　指示灯亮

　　ACALL DELAY8s ;延时8秒

　　MOV P1,#5EH ; 三角形激活

　　ACALL DELAY3m ;三角形激活后再延时3分钟，避免水位误取样

　　JNB P3.0,A5 ;抽水3分钟后若P3.0依然为低电位，则水位异常。

　　AJMP START

　　A1: MOV P1,#0FFH ; 停止抽水，

　　抽水指示灯灭。

　　CPL P3.5 ; 水满指示灯亮。

　　AJMP START

　　A2: MOV P1,#0EBH ; 停止抽水，

　　超温指示灯亮，报警

　　SJMP $ ; 等待处理

　　A3: MOV P1,#0EDH ; 停止抽水，过

　　流指示灯亮，报警

　　SJMP $ ; 等待处理

　　A4: MOV P1,#0E7H ;停止抽水，

　　缺相指示灯亮，报警

　　SJMP $ ; 等待处理

　　A5: MOV P1,#0EFH ;停止抽水，报警

　　CPL P3.7 ;水位异常指示灯亮

　　SJMP $ ; 等待处理

　　DELAY100ms: MOV r7,#250

　　D1: MOV R6,#200

　　D2: DJNZ R6,D2

　　DJNZ R7,D1

　　RET

　　DELAY8s: MOV R0,#80

　　ACALL DELAY100ms

　　DJNZ R0,DELAY8S

　　RET

　　DELAY3M: MOV R1,#23

　　ACALL DELAY8S

　　DJNZ R1,DELAY3M

　　RET

　　END

　　

 

　　关键器件：89C2051 LM324

　　原文说明请看电子制作2004年第6期