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---三角形启动方式﹐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。
电路工作原理﹕
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的二级管中无电流流过。当三相电压不平衡时﹐三相电压的向量和不为零﹐U3的二级管中就有电流流过﹐光敏三级管导通﹐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﹑水位异常发光二级管﹐作为相应的灯光指示。P1.3通过光耦连接报警电铃﹐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通过光耦和双向可控硅连接星形启动接触器KM2线圈﹐P1.2通过光耦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﹐对相关对参数进行综合处理﹐完成缺相﹑过流﹑超温报警及星形---三角形启动﹑保护﹑抽水等功能。
制作要点﹕
热敏电阻Rt1﹑Rt2﹑Rt3绑轧在电机的三相绕组上﹐绑轧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。
软件工作过程如下﹕
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﹐则启动电机抽水﹐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: MOV P1,#0FFH
MOV P3,#0FFH
MAIN: 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 MAIN
NOP ﹔PC出错处理
NOP
NOP
LJMP START
A0: ACALL DELAY100MS
JB P3.0,MAIN
MOV P1,#E3H ; 星形启动﹐抽水指示灯亮
ACALL DELAY8s ; 延时8秒
MOV P1,#E5H ; 三角形启动
ACALL DELAY3m ; 三角形启动后再延时3分钟
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 MAIN A1: ACALL DELAY100MS
JNB P3.1,MAIN
MOV P1,#0FFH ; 停止抽水﹐抽水指示灯灭。
CPL P3.5 ; 水满知指示灯亮。
AJMP A A2:
ACALL DELAY100MS
JNB P3.2,MAIN
MOV p1,#0BEH ; 停止抽水﹐超温指示灯亮﹐报警
SJMP $ ; 等待处理
A3: ACALL DELAY100MS
JNB P3.3,MAIN
MOV P1,#0DEH ; 停止抽水﹐过流指示灯亮﹐报警
SJMP $ ; 等待处理
A4: ACALL DELAY100MS ;防止误取样
JNB P3.4,MAIN
MOV P1,#7EH ;停止抽水﹐缺相指示灯亮﹐报警
SJMP $ ; 等待处理 A5:
MOV P1,#FEH ;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,#248
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
