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      公共衛(wèi)生間水電節(jié)能管理控制器設(shè)計(jì)

      2016-02-22 20:14:08戴明川張俊佳
      科技視界 2016年5期
      關(guān)鍵詞:節(jié)能單片機(jī)控制器

      戴明川 張俊佳

      【摘 要】隨著社會(huì)的發(fā)展,人們的節(jié)能意識(shí)也逐漸增強(qiáng),水、電資源作為一種重要的公共資源,如何將其合理有效的利用也逐漸得到社會(huì)的重視。本文針對(duì)目前許多公共衛(wèi)生間存在的常流水、常明燈問(wèn)題,并利用成熟技術(shù)設(shè)計(jì)了一種新型的公共衛(wèi)生間水電節(jié)能管理控制器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)公共衛(wèi)生間的供水、供電進(jìn)行綜合管理,達(dá)到了節(jié)約公共衛(wèi)生間水、電資源的目的,并具有技術(shù)穩(wěn)定性好,前期投入成本低,維護(hù)方便等特點(diǎn)。

      【關(guān)鍵詞】公共衛(wèi)生間;節(jié)能;控制器;單片機(jī)

      0 前言

      隨著社會(huì)發(fā)展,公眾的節(jié)約環(huán)保意識(shí)也逐漸加強(qiáng),如何合理有效的利用我們現(xiàn)有的公共資源也成為了社會(huì)的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。水、電作為一種重要的公共生產(chǎn)和生活資源,如何將其有效利用,達(dá)到節(jié)約水電的目的也人們關(guān)心的一大熱點(diǎn)問(wèn)題。公共衛(wèi)生間作為公共資源中水電的主要消耗點(diǎn)之一,長(zhǎng)期存在常流水、常亮燈的一種現(xiàn)象,造成了極大的水電資源的浪費(fèi),因此,公共衛(wèi)生間的水電節(jié)能也逐漸得到重視。目前在一些公共場(chǎng)所的公共衛(wèi)生間大量感應(yīng)水龍頭,感應(yīng)式小便沖便器等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水,但是這些方式前期投入大,后期維護(hù)不大方便、成本較高,因此,在如學(xué)校、醫(yī)院等大量的公共場(chǎng)所依然存在常流水、照明常亮燈的想象,造成大量的水電資源浪費(fèi)。為了解決這一問(wèn)題,本文采用成熟技術(shù)設(shè)計(jì)了一種新型的水電節(jié)能管理控制器,實(shí)現(xiàn)對(duì)公共衛(wèi)生間的供水供電進(jìn)行綜合管理與控制,并且具有技術(shù)穩(wěn)定性好,前期投入成本低,維護(hù)方便等特點(diǎn)。

      1 節(jié)能裝置管理控制器總體方案設(shè)計(jì)

      本控制器主要由紅外探測(cè)器電路、AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、電磁水閥控制電路、電路開(kāi)關(guān)控制電路等組成。其總體結(jié)構(gòu)原理,如圖1所示。

      本設(shè)計(jì)的節(jié)能控制器采用以AT89S52單片機(jī)為控制器的控制核心。由AT89S52單片機(jī)、按鍵S1、晶振Y1構(gòu)成最小系統(tǒng),保證單片機(jī)的正常運(yùn)行。紅外探測(cè)器采用熱釋電紅外線(PIR)傳感器。單片機(jī)通過(guò)P0.0輸出端口來(lái)控制供水水管電磁閥門(mén)線圈的得電與失電,從而控制電磁閥門(mén)的導(dǎo)通與關(guān)斷,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生間有人時(shí)對(duì)便池周期性的沖水,無(wú)人時(shí)關(guān)斷水源,防止常流水的現(xiàn)象出現(xiàn)。單片機(jī)通過(guò)P2.0輸出端口來(lái)控制電燈電路開(kāi)關(guān)的通斷,從而控制電燈線路的通斷,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生間有人時(shí)電燈周期性的通電點(diǎn)亮,無(wú)人時(shí)電燈關(guān)斷,防止常亮燈的現(xiàn)象。

      2 節(jié)能裝置控制器硬件設(shè)計(jì)

      2.1 探測(cè)電路設(shè)計(jì)

      本設(shè)計(jì)采用紅外探測(cè)器采用熱釋電紅外線(PIR)傳感器。熱釋電紅外傳感器一種新型高靈敏度探測(cè)元件,是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器,由熱釋電紅傳感器構(gòu)成本裝置控制器的人員進(jìn)出檢查裝置。PIR以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線能量的變化,并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大和整形變換成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)關(guān)信號(hào)送入單片機(jī),單片機(jī)通過(guò)檢查該電平信號(hào)來(lái)判斷和啟動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的操作程序,控制電磁水閥啟停和電燈線路的通斷。其工作原理如圖2所示。

      在VCC電源端接電容C1、C2,利用C1和R2來(lái)穩(wěn)定工作電壓,同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)時(shí),電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)內(nèi)部的FET放大后,經(jīng)過(guò)C2,R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢唬俳?jīng)過(guò)NPN三極管的轉(zhuǎn)化和74LS04反相器的處理,最終輸出OUT為低電平,將該電平信號(hào)送至單片機(jī)處理。

      2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

      本設(shè)計(jì)的節(jié)能控制器采用以AT89S52單片機(jī)為控制器的控制核心。由AT89S52單片機(jī)、按鍵S1、晶振Y1構(gòu)成最小系統(tǒng),保證單片機(jī)的正常運(yùn)行,其最小系統(tǒng)如圖3所示。

      節(jié)能控制器采用的AT89S52單片機(jī)具有控制功能較強(qiáng),I/O接口較豐富,雙定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,價(jià)格便宜等特點(diǎn)。較強(qiáng)的控制功能能實(shí)現(xiàn)從探測(cè)到控制的的綜合感知與控制,豐富的I/O口可以實(shí)現(xiàn)控制器的功能擴(kuò)展,雙定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)供水和供電2個(gè)系統(tǒng)的同時(shí)分別控制。與此同時(shí),AT89S52單片機(jī)較豐富的I/O接口有利于后續(xù)產(chǎn)品的升級(jí)與改造。

      2.3 電磁水閥控制電路設(shè)計(jì)

      單片機(jī)通過(guò)P0.0輸出端口來(lái)控制供水水管電磁閥發(fā)線圈的得電與失電,從而控制電磁閥門(mén)的導(dǎo)通,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生間有人時(shí)對(duì)便池周期性的沖水,防止常流水的現(xiàn)象。電磁水閥控制電路設(shè)計(jì)如圖4所示

      當(dāng)單片機(jī)接收到傳感器檢測(cè)到的有人信號(hào)時(shí),單片機(jī)啟用定時(shí)器定時(shí),按照一定的周期和時(shí)限讓P0.0輸出一個(gè)高電平,從而使NPN三極管V2導(dǎo)通,電磁繼電器線圈得電,電磁閥閥芯得電吸合,控制電磁水閥閥門(mén)打開(kāi),進(jìn)行沖水操作。

      2.4 電燈控制線路設(shè)計(jì)

      單片機(jī)通過(guò)P2.0輸出端口來(lái)控制電燈電路開(kāi)關(guān)的通斷,從而控制電燈線路的通斷,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生間有人時(shí)電燈周期性的通電點(diǎn)亮,無(wú)人時(shí)自動(dòng)關(guān)斷,防止常亮燈的現(xiàn)象。電燈控制線路設(shè)計(jì)如圖5所示。

      當(dāng)單片機(jī)接收到傳感器檢測(cè)到的有人信號(hào)時(shí),單片機(jī)立即啟用定時(shí)器定,與此同時(shí)讓P2.0輸出一個(gè)高電平,從而使NPN三極管V3導(dǎo)通,V3導(dǎo)通集電極輸出一個(gè)電平作用在可控硅SCR的控制極控制SCR導(dǎo)通,SCR導(dǎo)通致使橋式整流電路BRIDGE1導(dǎo)通,橋式整流電路BRIDGE1導(dǎo)通電燈線路得電,電燈通電點(diǎn)亮。當(dāng)定時(shí)器定時(shí)時(shí)間到,P2.0輸出一個(gè)低電平,三極管V3關(guān)斷,可控硅SCR的控制極為低電平使SCR關(guān)斷,SCR關(guān)斷致使橋式整流電路BRIDGE1斷開(kāi),電燈線路斷開(kāi),電燈失電關(guān)滅。

      以上供水、供電的時(shí)間周期均可通過(guò)單片機(jī)的軟件根據(jù)不同場(chǎng)合和不同用戶的需求而設(shè)定。

      3 液壓節(jié)能裝置管理控制器軟件設(shè)計(jì)

      節(jié)能裝置管理控制器在無(wú)人進(jìn)出公共衛(wèi)生間時(shí)處于待機(jī)狀態(tài);當(dāng)有人進(jìn)出衛(wèi)生間時(shí),安裝在衛(wèi)生間入口的紅外探測(cè)器探測(cè)到有人信號(hào),紅外探測(cè)器向節(jié)能裝置管理控制器發(fā)送一個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào),節(jié)能裝置管理控制器中的主控芯片分別啟動(dòng)2個(gè)定時(shí)器,分別控制電磁水閥和電燈控制開(kāi)關(guān)的啟動(dòng)狀態(tài)與時(shí)間??紤]到人員入廁的目的不同,電磁水閥以1分鐘為周期,每間隔10秒啟動(dòng)一次,進(jìn)行沖水;電燈立即啟動(dòng)點(diǎn)亮,控制器以5分鐘為周期關(guān)斷電燈;執(zhí)行完對(duì)應(yīng)操作之后再次檢測(cè)是否有人進(jìn)出,如果無(wú)人進(jìn)出則結(jié)束操作重新進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。其工作流程如圖6所示。

      4 結(jié)語(yǔ)

      隨著社會(huì)發(fā)展,節(jié)約能源尤其是水、電資源會(huì)越來(lái)越得到公眾的重視。公共衛(wèi)生間作為公共資源中水、電的主要消耗點(diǎn)之一,如何更好的實(shí)現(xiàn)公共衛(wèi)生間的水、電節(jié)資源的合理有效利用也會(huì)逐漸的得到更多的重視。因此,可以在可見(jiàn)的將來(lái)針對(duì)公共衛(wèi)生間的節(jié)能產(chǎn)品也會(huì)得到更大的發(fā)展。本設(shè)計(jì)采用目前成熟技術(shù)設(shè)計(jì)的一種新型的水電節(jié)能管理控制器,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)公共衛(wèi)生間的供水和供電進(jìn)行綜合管理與控制,達(dá)到節(jié)約水、電資源的目的,同時(shí)給后續(xù)的開(kāi)發(fā)留出了足夠的端口,有利于設(shè)計(jì)的進(jìn)一步升級(jí)與改造。

      【參考文獻(xiàn)】

      [1]楊春霞.基于ARM7TDMI-S系列單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].商情,2014(49):384-384.

      [2]高強(qiáng),唐宏偉,王汐,劉夢(mèng)圓,徐進(jìn).基于BISS0001的智能沖水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù),2012(2):40-42.

      [3]盧飛躍.基于單片機(jī)的多路紅外遙控定時(shí)搶答器的設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù),2010(8):92-94.

      [4]李娟,楊錄,張艷花.基于紅外傳感器的樓宇人數(shù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].山西電子技術(shù),2010(6):23-24.

      [5]郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.

      [責(zé)任編輯:楊玉潔]

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