邵陽學(xué)院信息工程學(xué)院 鄧梓良 江世明

生物質(zhì)爐灶智能控制器的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)

邵陽學(xué)院信息工程學(xué)院 鄧梓良 江世明

生物質(zhì)燃料作為一種可直接燃燒的新型清潔燃料，有效地利用這些生物質(zhì)材料，能夠有效地節(jié)能減排。但生物質(zhì)燃料在燃燒過程中如果燃燒不充分，會(huì)出現(xiàn)冒濃煙現(xiàn)象，影響環(huán)境。探索生物質(zhì)燃料的燃燒特性，研制出生物質(zhì)燃料灶控制器，能最大限度減少C02等有害氣體凈排放量（因國內(nèi)尚未有生物質(zhì)燃料燃燒排放標(biāo)準(zhǔn)）．由STC89C52單片機(jī)編寫WS100T10控制程序，產(chǎn)生控制晶閘管通斷的脈沖，經(jīng)光電隔離后加至晶閘管的控制極，控制其通斷角度，其導(dǎo)通角的大小決定輸出電壓的大小，由按鍵控制導(dǎo)通角的大小，調(diào)整輸出交流電壓的數(shù)值，進(jìn)而控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)速，實(shí)現(xiàn)電壓型控制風(fēng)機(jī)風(fēng)速這一功能。

生物質(zhì)燃料；STC89C52單片機(jī)；控制風(fēng)機(jī)

1.風(fēng)機(jī)調(diào)速設(shè)計(jì)

因proteus仿真電路沒有PLC，所以在仿真中使用單片機(jī)替代PLC。由51單片機(jī)編寫WS100T10控制程序，產(chǎn)生控制晶閘管通斷的脈沖，經(jīng)光電隔離后加至晶閘管的控制極，控制其通斷角度，其導(dǎo)通角的大小決定輸出電壓的大小，由按鍵控制導(dǎo)通角的大小，調(diào)整輸出交流電壓的數(shù)值，進(jìn)而控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)速，實(shí)現(xiàn)電壓型控制風(fēng)機(jī)風(fēng)速這一功能。電壓控制型風(fēng)機(jī)調(diào)速器的原理圖電路如圖1所示：

圖1 電路原理圖

產(chǎn)品制作過程，經(jīng)歷了多次試驗(yàn)，卡在晶闡管的控制上，最早我們選用固態(tài)繼電器，經(jīng)過上百次試驗(yàn)，通/斷能控制，調(diào)節(jié)不能實(shí)現(xiàn)。后來選用晶闡管，在晶闡管控制中也碰到了許多問題，一是過零檢測(cè)電路要不要，二是220V與控制電壓如果何接？三是如何保證產(chǎn)品的可靠性等。

2.仿真測(cè)試

2.1 按鍵電路測(cè)試

當(dāng)某個(gè)鍵按下時(shí)，觀察到如圖2所示的波形，按不同的鍵，所得的波形的頻率不一樣。測(cè)試結(jié)果表明，電路是正常工作的，設(shè)計(jì)是符合預(yù)期要求。

圖2 按鍵電路仿真測(cè)試波形

2.2 接收電路測(cè)試

如圖3所示為系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果，從圖3可以看出，正弦波在過零時(shí)主生一個(gè)方波，在方波后一定時(shí)間，產(chǎn)生一個(gè)向下的脈沖，這個(gè)脈沖是用來觸發(fā)晶闡管的。按增大或減小，觸發(fā)晶闡管的脈沖發(fā)生移動(dòng)，從而改變了晶闡管的導(dǎo)通角。

圖3 接收電路測(cè)試波形圖

3.實(shí)物測(cè)試

實(shí)物制作首先需要在Altium Designer軟件上畫出原理圖，此模塊測(cè)試首先由單片機(jī)替代。原理圖設(shè)計(jì)如圖4所示。完成原理圖繪制后，需要在Altium Designer軟件上畫出PCB圖，PCB圖如圖5所示。

圖4 風(fēng)機(jī)調(diào)速設(shè)計(jì)實(shí)物制作原理圖

圖5 風(fēng)機(jī)調(diào)速設(shè)計(jì)實(shí)物制作PCB圖

圖6 風(fēng)機(jī)調(diào)速設(shè)計(jì)實(shí)物圖

通過焊接等過程后，制作出實(shí)物，實(shí)物測(cè)試如圖6所示。

經(jīng)測(cè)試，由單片機(jī)程序控制WS100T10生成控制晶閘管導(dǎo)通角的脈沖，實(shí)現(xiàn)輸出交流電壓的控制，控制范圍為AC50V～220V，進(jìn)而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)速。

4.調(diào)速數(shù)據(jù)測(cè)量

通過按鍵調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的電壓，通過萬用表測(cè)量風(fēng)機(jī)的電壓，輸入輸出數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 數(shù)據(jù)測(cè)量

通過表1可知，誤差控制在5.00%以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。

[1]皇甫宜博,陳曉夫,張偉豪,李海熹,薛春瑜,劉廣青.中、美、印3國生物質(zhì)爐灶測(cè)試方法比較研究[J].可再生能源,2013(03):150.

[2]電爐模擬生物質(zhì)炊事爐具熱效率測(cè)試的影響因素研究[J]. 李海熹,皇甫宜博,陳曉夫,張?jiān)?劉廣青.可再生能源,2014(12):42.

鄧梓良（1996—），男，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于邵陽學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)，研究方向：嵌入式系統(tǒng)。