基于单片机的变频恒压供水控制系统设计

刘 顺 苏红莲

（成都理工大学信息科学与技术学院 中国 成都 610059）

基于单片机的变频恒压供水控制系统设计

刘 顺 苏红莲

（成都理工大学信息科学与技术学院 中国 成都 610059）

本设计是在深入研究当前多种恒压供述控制系统方案基础上，创造性地提出“定频副电机+变频主电机+低端MCU”的低成本高效恒压供水方案。本设计通过控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节，供水控制系统自动处与稳定的压力值。

恒压 高效 水泵转速 变频器

1.1 研究背景与现状

随着社会的迅速的发展，水对人们的生产和生活的影响越来越大，人们对供水的安全可靠性要求越来越高。基于单片机的变频恒压供水控制系统是把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术和节能技术应用于给水领域，采用自动控制原理实现对供水压力的连续监督与控制，提高供水质量，降低能耗。

1.2 设计目标

本系统主要以单片机为核心模块，通过控制变频器的输出功率从而自动控制电动机的转速，以达到供水管网水压的闭环控制调节，使供水系统自动恒压于设定的压力值，实现恒压供水。即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量相应减小。本次设计设置高压为3.0P，低压为2.0P，当压力值低于2.0P时启动两台，低于1

.0P时启动三台电机，当压力值高于3.0P时，一台电机启动，且转速减小。

2. 频恒压供水控制系统的设计原理

单片机是一种集成度很高的微型计算机，单片机以其体积小、结构紧凑、高可靠性及高抗干扰能力及高性能价格比等特点，广泛用于生产生活的各个领域，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。

恒压供水的基本原理是通过传感器检测供水管道内水压，如果水压高于设定上限，则降低转速。如果水压低于下限值，则提高电机转速。居于两者之间则不做任何操作。传感器输出的电压值一般为电压信号，在本设计中使用一个电位器来模拟传感器。对电压信号的采集选择ADC0832。在实际中电机调速一般是选择三相变频器。限于条件，本设计只能用三个直流电机来模拟三台泵，因此选择适合于直流电机的PWM方式来对电机进行调速。

图2 单片机的变频恒压调速系统原理框图

3. 片机硬件电路的设计

传感器输出的电压值一般为电压信号在本设计中使用一个电位器来模拟传感器。对电压信号的采集选择ADC0832。在实际中电机调速一般是选择三相变频器。限于条件，本设计只能用三个直流电机来模拟三台泵，因此选择适合于直流电机的PWM方式来对电机进行调速。

3.1 水管压力测量模块

在实际应用中，用传感器检测供水管道的压力， 如果水压高于设定值，则降低转速；如果水压低于设定值，则提高转速。传感器输出的电压值一般为电压信号，限于设计条件，本次设计采用一个电位器来模拟传感器。调节电阻值的大小，即可改变电压的大小，从而模拟管道水压的改变。

3.2 电机控制模块

压力传感器将压力信号经过A/D转换后送入到单片机，如果压力和设定值有偏差，单片机将控制变频器使压力值稳定。本次设计中，限于条件，用三台直流电机来模拟三台水泵，用适用于直流电机的PWM方式来控制。脉宽调制(PWM)基本原理:控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。

图4 .1 电机控制模块

4. 压供水控制系统软件的设计

主程序流程图

5 变频恒压供水控制系统运行调试

在本系统设计的框架完成以后就行了一系列的调试与优化，在实验室做了一天时间的优化和调试。调试的内容包括，液晶是否正常显示，按键是否正常工作，调节可变电阻电机是否按相应要求工作，解决我们想到的供水问题，以免在实际供水工程中，给用户造成不便。

[1]何立民：MCS-51系列单片机应用系统设计，北京航空航天大学出版社，1990，

[2]秦进平、官英双：基于单片机的恒压供水系统，黑龙江工程学院学报，2005，

[3]杜金城，电气变频调速设计技术[M]。中国电力出版社。2001

TU7

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1007-6344（2015）12-0148-01