抽水机节能智能控制电路的设计与实现

吴伟琼

摘要：本文设计了一套抽水机的智能控制电路，该电路由供电电路及其检测电路、单片机控制电路等组成。所设计的电路在电源正常的情况下，抽水机能实现自动进行检测水位、抽水、保护等功能。

[关键词]节能智能抽水机控制电路设计与实现

抽水机在生产和生活中的广泛应用，必定造成能量的大量消耗，而能量的消耗必定制约人类社会的发展和经济的繁荣，因此开发和利用新型能源可以大大地推进了社会的发展和经济的繁荣。当前，世界范围内，各国致力于风能、太阳、潮汐及地热等可再生能源（也可称之为绿色能源）的开发，在这其中，太阳能电绿色能源发展最为快速。在2009年3月26日，国家财政部、住房与城乡建设等部门协作制定了《针对积极推进太阳能光电建筑应用意见》及《太阳能光电建设应用暂行补贴管理办法》等条例，其明确规定了对于满足条件的太阳能光电建筑示范使用项目将获得20元/瓦的补贴，规定指出太阳能屋顶、绿色及智能建筑等计划的实施，出于为了响应国家号召，为节能减排出一份力，上网查找了有关的资料和结合自己所学习的知识，设计一种太阳能和市电智能选择供电方式的抽水机控制电路，解决原有的利用市电供电耗能和抽水机手动控制的问题，实现抽水机能自动控制，使用中起到节能、环保的效果！

1设计的抽水机控制电路的介绍

1.1电路工作原理

单片机控制自动检测用户水塔高低水位检测开关的水位，相应控制抽水进行启动抽水或停止抽水工作。

1.2电路控制功能

单片机控制，电源正常时，抽水机能进行自动检测水位和抽水及实现自保护;同时装置采用太阳能和市电智能选择供电，保证在长期阴雨天气时和晚上由市电供电，晴天时由太阳能供电，起到节能省电、智能控制的效果.1.3太阳能应用特点

（1）能源选择：太阳能资源无处不在而且取不尽，用不竭。

（2）方便快捷：无需架设输电线路即可就地发电供电。

（3）绿色节能：利用太阳能资源，真正的绿色节能。

（4）建造和拆卸特性：易于建造安装、拆卸迁移。

（5）使用性能和寿命：性能稳定、可靠，寿命长且安全，安装简易，无噪音。

（6）维护管理：太阳能发电部件不易损坏，管理方便。

2抽水机控制电路的设计

2.1抽水机控制电路结构的设计

本設计的自动抽水机控制电路主要包含太阳能电池板供电、市电供电、水位检测、单片机控制及其它外围等电路构成部分。通过电路板单片机检测，太阳能电池电路有充足的阳光，电压超过12V时，单片机控制将与太阳能电池板电源相连接，保证单片机的待机供电（为了节约成本和维修，没有设计蓄电池储能），当单片机检测到太阳能电池板供电不足，即太阳光较弱（即阳光不足、下雨天和晚上），单片机控制自动接入电源为市电经AC/DC变换后经供电线路提供电源，以保证该电路能自动检测水位位置。外围电路包括：手动抽水按键电路、水位不足报警电路，报警用于系统工作异常报警。

2.2作品制作流程

（1）根据电路要实现的功能设计出电路图，本电路的结构框图如图1所示：电路图中由太阳能供电装置，主电路板，水位检测开关，变压降压电路等组成。

（2）根据设计出来的电路图，自制一块电路板

（3）连接电路板和太阳能电池板进行调试

2.3电路板的制作步骤

（1）在电脑上使用专业电子绘图软件画出正确的电路原理图，标注元件符号及参数，录入元件的封装;

（2）根据原理图画出印制电路板PCB的板样图;

（3）将已经做好的样板图打印到热转印纸上，方便把PCB图印刷到敷铜板;其实这个过程就是转移印花工艺，通过热转印纸将染料转移到织物上的过程就是转移印花;

（4）将打印好的热转印纸覆盖在覆铜板上，送入照片过塑机过塑;

（5）用稀盐酸HCL腐蚀PCB板，除去板表面的碳粉;

（6）用钻空机在PCB板上钻元器件的管脚孔，并根据原理图把元器件进行组装焊接。

2.4电路软件的设计

电路运行流程图如图2。

（1）上电初始化;

（2）太阳能电池电压检测：当太阳能电池电压大于等于12V时（即阳光足够强），电源指示灯亮，单片机控制电路向太阳能电池供电电路发出指令，电源供电由太阳能电池板提供，同时系统启动水位检测电路进行水位检测，检测水位是否达到最低水位，如果是yes，则重新检测，如果是No，则系统启动抽水机进行抽水，当启动抽水三分钟后再一次检测水位是否达到最低水位，如果是No，则蜂鸣器报警，报警后抽水机停机进行保护;如果是yes，则检测水位是否达到最高水位：如果是No，则重新检测，如果是yes，则自动关机。

（3）假如，上一步对太阳能电池板供给的电压检测为：太阳能电池电压小于12V时（即阳光不足、下雨天和晚上），单片机控制电路向市电供电电路发指令，电源供电由市电提供，同时系统启动水位检测电路进行水位检测，检测水位是否达到最低水位，如果是yes，则重新检测，如果是No，则系统启动抽水机进行抽水，当启动抽水三分钟后再一次检测水位是否达到最低水位，如果是No，则蜂鸣器报警，报警后抽水机停机进行保护;如果是yes，则检测水位是否达到最高水位：如果是No，则重新检测，如果是yes，则自动关机。

3调试、讨论和展望

3.1作品调试结果

上电后，太阳能电池的电压经检测电路检测大于12V时（即阳光足够强），单片机控制接入电源为太阳能电池板供电的电源，当单片机检测到阳光较弱时（即阳光不足、下雨天和晚上），单片机控制接入电源为市电经AC/DC变换后经供电线路提供电源，保证抽水机能按照设计的功能进行正常工作

3.2讨论

（1）不可再生能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，所以一种新型的绿色能源的开发和应用尤其重要;

（2）当前国家大力提倡开发可再生能源，其中太阳能发电是发展最为迅速的一种绿色能源，太阳能作为清洁的可再生能源，越来越受到人们的重视，应用领域也越来越广泛;

（3）设备智能控制是社会发展趋势。

3.3展望：可改进的方面.

（1）增加蓄电池进行储能，使用更方便;

（2）增加水塔的水位显示功能，可以显示水位高低;

（3）增加抽水机的过电流保护，保护抽水机寿命;

（4）增加逆反器，应用更广泛。

4结语

本设计电路在实验与调试基础上，实现预期目标，科学而规范地完成了电路状态管理与适时控制能量流的目标。本电路设备，充分借助单片机片内资源，对整个过程进行数字化控制，尽可能对硬件线路进行了简化，以此有效降低了电源硬件成本。该设计方法使得电路更加可靠，也可获得精确的电压检测，实现快速、灵活的控制，本设计的电路制造成本低，同时所设计的电路的供电电路设计为具有广阔节能前景的太阳能参与供电的电路，既能达到节能环保要求，且安装简单方便，相信经过改善后可以用于太阳能热水器的控制器供电、电动门控产品、户外广告牌等各种场所的供电是符合国家能源发展趋势的，有一定的推广价值。

参考文献

[1]欧阳名三，余世杰，沈玉梁。采用单片机的太阳能电池最大功率点跟踪控制器[J].电子技术，2002，（12）：753-755.

[2]黄茂三。一种太阳能与市电混合供电装置设计与实现。漳州师范学院学报（自然科学版），2009（02）.