抽水機節能智能控制電路的設計與實現

吳偉瓊

摘要：本文設計了一套抽水機的智能控制電路，該電路由供電電路及其檢測電路、單片機控制電路等組成。所設計的電路在電源正常的情況下，抽水機能實現自動進行檢測水位、抽水、保護等功能。

[關鍵詞]節能智能抽水機控制電路設計與實現

抽水機在生產和生活中的廣泛應用，必定造成能量的大量消耗，而能量的消耗必定制約人類社會的發展和經濟的繁榮，因此開發和利用新型能源可以大大地推進了社會的發展和經濟的繁榮。當前，世界范圍內，各國致力于風能、太陽、潮汐及地熱等可再生能源（也可稱之為綠色能源）的開發，在這其中，太陽能電綠色能源發展最為快速。在2009年3月26日，國家財政部、住房與城鄉建設等部門協作制定了《針對積極推進太陽能光電建筑應用意見》及《太陽能光電建設應用暫行補貼管理辦法》等條例，其明確規定了對于滿足條件的太陽能光電建筑示范使用項目將獲得20元/瓦的補貼，規定指出太陽能屋頂、綠色及智能建筑等計劃的實施，出于為了響應國家號召，為節能減排出一份力，上網查找了有關的資料和結合自己所學習的知識，設計一種太陽能和市電智能選擇供電方式的抽水機控制電路，解決原有的利用市電供電耗能和抽水機手動控制的問題，實現抽水機能自動控制，使用中起到節能、環保的效果！

1設計的抽水機控制電路的介紹

1.1電路工作原理

單片機控制自動檢測用戶水塔高低水位檢測開關的水位，相應控制抽水進行啟動抽水或停止抽水工作。

1.2電路控制功能

單片機控制，電源正常時，抽水機能進行自動檢測水位和抽水及實現自保護;同時裝置采用太陽能和市電智能選擇供電，保證在長期陰雨天氣時和晚上由市電供電，晴天時由太陽能供電，起到節能省電、智能控制的效果.1.3太陽能應用特點

（1）能源選擇：太陽能資源無處不在而且取不盡，用不竭。

（2）方便快捷：無需架設輸電線路即可就地發電供電。

（3）綠色節能：利用太陽能資源，真正的綠色節能。

（4）建造和拆卸特性：易于建造安裝、拆卸遷移。

（5）使用性能和壽命：性能穩定、可靠，壽命長且安全，安裝簡易，無噪音。

（6）維護管理：太陽能發電部件不易損壞，管理方便。

2抽水機控制電路的設計

2.1抽水機控制電路結構的設計

本設計的自動抽水機控制電路主要包含太陽能電池板供電、市電供電、水位檢測、單片機控制及其它外圍等電路構成部分。通過電路板單片機檢測，太陽能電池電路有充足的陽光，電壓超過12V時，單片機控制將與太陽能電池板電源相連接，保證單片機的待機供電（為了節約成本和維修，沒有設計蓄電池儲能），當單片機檢測到太陽能電池板供電不足，即太陽光較弱（即陽光不足、下雨天和晚上），單片機控制自動接入電源為市電經AC/DC變換后經供電線路提供電源，以保證該電路能自動檢測水位位置。外圍電路包括：手動抽水按鍵電路、水位不足報警電路，報警用于系統工作異常報警。

2.2作品制作流程

（1）根據電路要實現的功能設計出電路圖，本電路的結構框圖如圖1所示：電路圖中由太陽能供電裝置，主電路板，水位檢測開關，變壓降壓電路等組成。

（2）根據設計出來的電路圖，自制一塊電路板

（3）連接電路板和太陽能電池板進行調試

2.3電路板的制作步驟

（1）在電腦上使用專業電子繪圖軟件畫出正確的電路原理圖，標注元件符號及參數，錄入元件的封裝;

（2）根據原理圖畫出印制電路板PCB的板樣圖;

（3）將已經做好的樣板圖打印到熱轉印紙上，方便把PCB圖印刷到敷銅板;其實這個過程就是轉移印花工藝，通過熱轉印紙將染料轉移到織物上的過程就是轉移印花;

（4）將打印好的熱轉印紙覆蓋在覆銅板上，送入照片過塑機過塑;

（5）用稀鹽酸HCL腐蝕PCB板，除去板表面的碳粉;

（6）用鉆空機在PCB板上鉆元器件的管腳孔，并根據原理圖把元器件進行組裝焊接。

2.4電路軟件的設計

電路運行流程圖如圖2。

（1）上電初始化;

（2）太陽能電池電壓檢測：當太陽能電池電壓大于等于12V時（即陽光足夠強），電源指示燈亮，單片機控制電路向太陽能電池供電電路發出指令，電源供電由太陽能電池板提供，同時系統啟動水位檢測電路進行水位檢測，檢測水位是否達到最低水位，如果是yes，則重新檢測，如果是No，則系統啟動抽水機進行抽水，當啟動抽水三分鐘后再一次檢測水位是否達到最低水位，如果是No，則蜂鳴器報警，報警后抽水機停機進行保護;如果是yes，則檢測水位是否達到最高水位：如果是No，則重新檢測，如果是yes，則自動關機。

（3）假如，上一步對太陽能電池板供給的電壓檢測為：太陽能電池電壓小于12V時（即陽光不足、下雨天和晚上），單片機控制電路向市電供電電路發指令，電源供電由市電提供，同時系統啟動水位檢測電路進行水位檢測，檢測水位是否達到最低水位，如果是yes，則重新檢測，如果是No，則系統啟動抽水機進行抽水，當啟動抽水三分鐘后再一次檢測水位是否達到最低水位，如果是No，則蜂鳴器報警，報警后抽水機停機進行保護;如果是yes，則檢測水位是否達到最高水位：如果是No，則重新檢測，如果是yes，則自動關機。

3調試、討論和展望

3.1作品調試結果

上電后，太陽能電池的電壓經檢測電路檢測大于12V時（即陽光足夠強），單片機控制接入電源為太陽能電池板供電的電源，當單片機檢測到陽光較弱時（即陽光不足、下雨天和晚上），單片機控制接入電源為市電經AC/DC變換后經供電線路提供電源，保證抽水機能按照設計的功能進行正常工作

3.2討論

（1）不可再生能源正在一天天減少，對環境造成的危害日益突出，所以一種新型的綠色能源的開發和應用尤其重要;

（2）當前國家大力提倡開發可再生能源，其中太陽能發電是發展最為迅速的一種綠色能源，太陽能作為清潔的可再生能源，越來越受到人們的重視，應用領域也越來越廣泛;

（3）設備智能控制是社會發展趨勢。

3.3展望：可改進的方面.

（1）增加蓄電池進行儲能，使用更方便;

（2）增加水塔的水位顯示功能，可以顯示水位高低;

（3）增加抽水機的過電流保護，保護抽水機壽命;

（4）增加逆反器，應用更廣泛。

4結語

本設計電路在實驗與調試基礎上，實現預期目標，科學而規范地完成了電路狀態管理與適時控制能量流的目標。本電路設備，充分借助單片機片內資源，對整個過程進行數字化控制，盡可能對硬件線路進行了簡化，以此有效降低了電源硬件成本。該設計方法使得電路更加可靠，也可獲得精確的電壓檢測，實現快速、靈活的控制，本設計的電路制造成本低，同時所設計的電路的供電電路設計為具有廣闊節能前景的太陽能參與供電的電路，既能達到節能環保要求，且安裝簡單方便，相信經過改善后可以用于太陽能熱水器的控制器供電、電動門控產品、戶外廣告牌等各種場所的供電是符合國家能源發展趨勢的，有一定的推廣價值。

參考文獻

[1]歐陽名三，余世杰，沈玉梁。采用單片機的太陽能電池最大功率點跟蹤控制器[J].電子技術，2002，（12）：753-755.

[2]黃茂三。一種太陽能與市電混合供電裝置設計與實現。漳州師范學院學報（自然科學版），2009（02）.