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北京中惠普空气压缩机系统结构设计与应用

2020-04-17 22:45

空气压缩机是空分设备的关键设备,用于压缩并运送空 气,北京中惠普分析技术研究所SPB-3全自动空气源是一种智能化的小型空气压缩机控制系统,以 C8051F340 为 核 心 芯 片、外 加 电 能 芯 片 CS5463 和 温 度 芯 片 DS18B20,测量电机的电压、电流和温度值,由外加湿度传感器 DHT11 采集空气的湿度值,由外加压力传感器采集并输出压 力,较好地满足使用要求。

空气压缩机控制系统设计包括电动机、压缩泵、 储气罐、输出阀等构件,采用模块化理念进行设计,系统内置处 理器模块、电机模块、温度湿度模块、压力模块、其他功能模块, 各系统功能主要包括以下内容:
( 1) 单片机控制电路。该单元 涵盖有 CPU 模块和 I/O 模块,进行测量结果的处理及输入输出 串口的控制。
( 2) 电压电流模块。当电压低于 AC198V 时报 警,低于 AC195V 时强制切断电源。
( 3) 湿度模块。显示系统 当前湿度值。
( 4) 温度模块。当温度高于 70℃ 时报警,高于 80℃时强制切断电源。
( 5) 压力模块。设置空压机自启压力, 在储气罐压力低于该值时启动压缩机。
( 6) 排水模块。开机状 态下间隔 2 小时打开一次排水电磁阀,持续时间为 2s。
( 7) 触 摸屏彩色液晶显示器。进行温度、湿度、电压的控制界面按键 操作,输入测量过程启动及中断等指令,并进行测量结果的存 储、查询、处理和输出。

空气压缩机控制系统硬件设计

处理器模块

系统采用 C8051F340 单片机作为主控制器,内置流水线结 构的 8051 兼容的微控制器内核,采用全速、非侵入式的在线系统 调试接口,设计有 USB 功能控制器、集成收发器、FIFO RAM、单 端/差分 ADC、电压基准和温度传感器、电压比较器、内部振荡 器、FLASH 存 储 器 等,完成各项数据采集、测 算 和 通 信。在 C8051F340 单片机之中,设置有与 8051 完全兼容的 CIP-51 微控 制内核,有标准的 8051 程序和数据地址配置,使用芯片内部振荡 器提供系统时钟。

压力模块
中惠普空气压缩机采用金属电阻进行压力信号的采集,通过内置的两 个压力传感器测量罐内压力和调压阀后续的输出管路内的压 力。同时,在进行输出阀后续的输出管路内的压力调节时,可 以采用将脉冲信号转变为直线位移或角位移的步进电机,如: 混合式步进电机 17H185-04A2,通过定子和转子进行旋转角度 和转动速度的高精度控制。

其他辅助模块
系统数字部分供电采用+5V 电源线输入供电,模拟部分供 电采用 TC7660 电压转换器进行供电。排水部分则选用放水阀 固态继电器,通过控制电磁阀的通断方式进行排水。报警部分 则选取 7407 驱动器和扬声器,进行系统初始化时,要预设温度 及压力的上、下限温度,将测定数据。

总之,小型空气压缩机系统采用模块化设计理念进行 总体设计和软硬件设计,后续还要进一步对压缩机监测数据进 行校准,不断提升小型空气压缩机控制系统的使用性能。

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