生物質爐灶智能控制器的風機設計

邵陽學院信息工程學院 鄧梓良 江世明

生物質爐灶智能控制器的風機設計

邵陽學院信息工程學院 鄧梓良 江世明

生物質燃料作為一種可直接燃燒的新型清潔燃料，有效地利用這些生物質材料，能夠有效地節(jié)能減排。但生物質燃料在燃燒過程中如果燃燒不充分，會出現(xiàn)冒濃煙現(xiàn)象，影響環(huán)境。探索生物質燃料的燃燒特性，研制出生物質燃料灶控制器，能最大限度減少C02等有害氣體凈排放量（因國內(nèi)尚未有生物質燃料燃燒排放標準）．由STC89C52單片機編寫WS100T10控制程序，產(chǎn)生控制晶閘管通斷的脈沖，經(jīng)光電隔離后加至晶閘管的控制極，控制其通斷角度，其導通角的大小決定輸出電壓的大小，由按鍵控制導通角的大小，調(diào)整輸出交流電壓的數(shù)值，進而控制風機的風速，實現(xiàn)電壓型控制風機風速這一功能。

生物質燃料；STC89C52單片機；控制風機

1.風機調(diào)速設計

因proteus仿真電路沒有PLC，所以在仿真中使用單片機替代PLC。由51單片機編寫WS100T10控制程序，產(chǎn)生控制晶閘管通斷的脈沖，經(jīng)光電隔離后加至晶閘管的控制極，控制其通斷角度，其導通角的大小決定輸出電壓的大小，由按鍵控制導通角的大小，調(diào)整輸出交流電壓的數(shù)值，進而控制風機的風速，實現(xiàn)電壓型控制風機風速這一功能。電壓控制型風機調(diào)速器的原理圖電路如圖1所示：

圖1 電路原理圖

產(chǎn)品制作過程，經(jīng)歷了多次試驗，卡在晶闡管的控制上，最早我們選用固態(tài)繼電器，經(jīng)過上百次試驗，通/斷能控制，調(diào)節(jié)不能實現(xiàn)。后來選用晶闡管，在晶闡管控制中也碰到了許多問題，一是過零檢測電路要不要，二是220V與控制電壓如果何接？三是如何保證產(chǎn)品的可靠性等。

2.仿真測試

2.1 按鍵電路測試

當某個鍵按下時，觀察到如圖2所示的波形，按不同的鍵，所得的波形的頻率不一樣。測試結果表明，電路是正常工作的，設計是符合預期要求。

圖2 按鍵電路仿真測試波形

2.2 接收電路測試

如圖3所示為系統(tǒng)測試結果，從圖3可以看出，正弦波在過零時主生一個方波，在方波后一定時間，產(chǎn)生一個向下的脈沖，這個脈沖是用來觸發(fā)晶闡管的。按增大或減小，觸發(fā)晶闡管的脈沖發(fā)生移動，從而改變了晶闡管的導通角。

圖3 接收電路測試波形圖

3.實物測試

實物制作首先需要在Altium Designer軟件上畫出原理圖，此模塊測試首先由單片機替代。原理圖設計如圖4所示。完成原理圖繪制后，需要在Altium Designer軟件上畫出PCB圖，PCB圖如圖5所示。

圖4 風機調(diào)速設計實物制作原理圖

圖5 風機調(diào)速設計實物制作PCB圖

圖6 風機調(diào)速設計實物圖

通過焊接等過程后，制作出實物，實物測試如圖6所示。

經(jīng)測試，由單片機程序控制WS100T10生成控制晶閘管導通角的脈沖，實現(xiàn)輸出交流電壓的控制，控制范圍為AC50V～220V，進而調(diào)節(jié)風機的風速。

4.調(diào)速數(shù)據(jù)測量

通過按鍵調(diào)節(jié)風機的電壓，通過萬用表測量風機的電壓，輸入輸出數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 數(shù)據(jù)測量

通過表1可知，誤差控制在5.00%以內(nèi)，符合設計要求。

[1]皇甫宜博,陳曉夫,張偉豪,李海熹,薛春瑜,劉廣青.中、美、印3國生物質爐灶測試方法比較研究[J].可再生能源,2013(03):150.

[2]電爐模擬生物質炊事爐具熱效率測試的影響因素研究[J]. 李海熹,皇甫宜博,陳曉夫,張越,劉廣青.可再生能源,2014(12):42.

鄧梓良（1996—），男，大學本科，現(xiàn)就讀于邵陽學院信息工程學院電子信息工程專業(yè)，研究方向：嵌入式系統(tǒng)。