冷却水温度电子控制系统设计

2017-10-21 22:14黄垒
科技风 2017年8期
关键词:电机

黄垒

摘 要:本项目的主要任务是检测发动机冷却液温度,并控制冷却液在工作范围内的温度。设计了五个模块,包括LM35温度采集,TLC1543A / D转换模块,单片机控制模块,数字显示模块,冷却水消耗控制模块,直流电机调速模块。 A / D温度采集模块采用LM35温度传感器,LM35温度传感器将温度模拟信号通过TLC1543转换为模拟信号,将模拟信号转换成数字信号进入单片机;采用AT89C51单片机,通过数字信号处理,下一步显示和控制冷却水温度;一个显示模块,在LED水上显示实时显示温度控制模块;冷却水通过冷却水注入发动机冷却水温度控制,保证在适当的范围内,对发动机冷却水温度进行控制;电机调速模块通过改变电机转速实现发动机冷却水温度控制,增量PID控制,保证发动机冷却水温度在适当的范围内。

关键词:AT89C51;TLC1543;LED LM35;电机;PID调速

在人类环境中,温度一直对我们的生产和生活产生不可估量的影响。无论在哪个领域,温度都起着重要的作用。例如,温度对于工业来说是特别重要的。该项目的任务是设计一套控制冷却水温度的溫度控制系统。

本次的任务就是设计一个冷却水温电控系统,来控制冷却水温度。通过前几学期对微机原理与接口技术、汽车电控原理与设计、汽车测试基础、微机控制与仿真技术等课程的理论学习,结合汽车冷却水温度检测来设计汽车冷却水温度电控,实现对温度的实时控制。

1 冷卻水温度电子控制系统的发展

今天,全球电子技术的快速发展,也给人们的生活带来了根本的变化,在这个时代背景下,单片机技术正在悄然兴起。单片机可以在许多地方使用,并且在业内有许多应用。在这个课程中,你可以使用单片机来控制温度等因素,单片机控制有很多优点,它不仅易于控制,简单,而且可以大大提高温度测量的技术指标,从而可以改善产品的质量和数量。在目前的工业生产中,水温控制已经成为一种趋势。

2 控制任务和分析

冷却水温电子控制系统,主要根据水温传感器的温度变化检测,产生数字信号的变化,发送到单片机的核心模块。然后通过单片机进行处理,计算实际温度值,当温度过高时可加快电机转速,当电机温度降低时,通过LED显示系统报警。

这个设计的核心是AT89C51单片机。在本文中,我们可以画出Protel99SE的原理图,然后进行相应的ERC检查,以确保电路连接没有错误;其次,根据设计流程图确定程序,按照流程图编写相应的程序,在keil软件程序中完成准备;在Proteus的最终调试之后,将Keil程序模拟出来,并用相应的Protues对应,然后进行Protues仿真输出结果。

2.1 控制系统软件要求

为了顺利完成设计任务,我们应该逐步实现我们需要实现的步骤,在此设计中可以绘制各个过程的流程图;其次是电路图和相应的程序代码;然后根据设计思路,准确绘制电路原理图,电路原理图可以使用Protel99se设计;最后,按照电路原理,采用系统仿真软件。

2.2 控制系统硬件要求

硬件方面主要由六个部分组成:传感器部分LM35采集温度信号;TLC1543A/D转换器将模拟量转换为数字量;单片机部分AT89C51处理A/D转换后的数字量,并输出至LED显示器和电机驱动芯片;LED显示冷却水温度;电机驱动芯片负责接收单片机的命令,并将信号输出至电机,以驱动电机旋转;电机模拟发动机转速,对冷却水温度进行控制。

3 控制系统软件分析

设计方法用于测量温度,LM35温度传感器信号采集,根据定时器时间和脉冲电机每转输出,可以得到转速,然后根据温度和速度的线性关系,温度和脉冲数之间的关系。控制算法是计算机控制系统的重要组成部分。整个系统的控制功能主要由控制算法实现。系统采用PID控制中的PI控制,即比例积分反馈控制。通过采集电机的速度变化,然后根据PI控制进一步控制电机的转速。

该设计的基本思路为当水温低于10摄氏度时,报警系统启动;当水温高于10摄氏度并且小于60摄氏度时,发动机正常工作;当水温大于60摄氏度或者小于80摄氏度时,水冷系统启动;当水温大于80摄氏度时,报警系统启动。

4 控制系统调试过程

通过上述设计,设计已基本完成。以下主要微调和Protues调试程序,系统趋于稳定控制系统,保证设定目标的正常完成,实现相对精确的温度控制。

5 结论

该设计是基于温度采集和检测和控制的总体目标,AT89C51单片机最小应用系统为总控制中心,辅助设计温度采样电路,LED数字显示,温度控制单元。本设计采用单片集成电路AT89C51对直流电机调速设计具有一定的意义。最终设计结果基本达到了设计目的,可以对电机进行PID调速处理并当电机有速度变化时可以增加或是减少电机的设定速度,以满足实验需要。

参考文献:

[1] 朱善君.单片机接口技术与应用[M].清华大学出版社,2005.

[2] 夏瑞花,吴董军. PID控制算法的应用技巧[J].中国科技财富,2009(24)

[3] 陈汝全,林水生,夏利.实用微机与单片机控制技术[M].电子科技大学出版社,1998.

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