单片机在小型空气干燥器中的应用

单片机在小型空气干燥器中的应用
随着现代社会生活水平的提高,人们对卫生状况更为关注,市场上出现了大量利用空气电离产生臭氧进行消毒的家用消毒器械。但几乎所有的产品都存在着臭氧产量不均、连续工作性能较差的缺陷。究其原因,主要还是对进入臭氧发生器的空气前期处理不够。要保证臭氧发生器高效、长期稳定工作,必须对空气进行净化和干燥处理。现在所用的空气干燥方式主要是冷冻干燥或变压吸附干燥。但由于干燥设备体积大、成本高,还仅应用于工业产品中,在民用产品上,有部分采用变色硅胶进行干燥,但也存在着干燥度较低,需频繁更换等缺陷。鉴于上述情况我们采用高效氧化铝颗粒干燥,利用单片机控制双管切换加热再生,获得了满意的效果。

1 空气干燥器的控制要求
  装置由2个干燥加热管组成。通常情况下,A管处于工作状态,即对外部进入的空气进行净化干燥处理,B管处于等待或加热再生状态。当A管失效后进行切换,B管转为工作,A管转为再生,如此循环工作。因此干燥器的控制系统应达到如下要求:
  (1)加热管的温度能自动恒温控制。
  (2)能自动记录和保存干燥器的使用寿命。
  (3)工作管和再生管能按干燥器的工艺要求进行自动切换。
  (4)当加热管加热失控时,应有过热保护功能。
  (5)干燥器失效(寿命终结)或加热失控时应能发出声光报警。
2 电路组成
  为确保干燥器控制系统的可靠实现,选用AT89C2051单片机为主控部件,他是一个有2kBFlash可编程、可擦除9188彩票网首页只读存储器(E2PROM)的低压、高性能8位CMOS微型计算机,有15条I/O引线;128BRAM;2个16b定时器/计数器;1个5向量二级中断结构;1个全双工串行口;1个精密模拟比较器以及片内振荡器及时钟电路等。为充分利用单片机的内部资源,将AT89C2051用于非总线方式,并采用了虚拟I2C总线技术,现将各部分电路加以简介。
2.1 温度控制电路
  两加热管的温度控制电路是由温度传感器的输出电阻RT、双比较器LM393温度设定电位器W以及相应的电阻元件组成,比较器的输出分别连接到AT89C2051的P3.0和P3.7口线。当温度的测量值低于设定值时,单片机驱动继电器械J1或J2吸合,加热管通电加热,反之,停止加热。在程序设计时做了回差设计,避免加热管频繁开关。
2.2 输出驱动电路
  干燥器的4个交流负载:加热管A、加热管B、冷却风扇电机D、换向电磁阀T(接通工作管,切断再生管)由驱动电路驱动,4个驱动电路由光偶TIL113,继电器J1~J4,二极管和电阻组成。光偶的输入端通过限流电阻连接到AT89C2051的P1.6~P1.3口线上,四个交流负载的工作状态由单片机P1.6~P1.3的高低电平决定。电路不但可以实现强弱电的隔离,也提高了系统的抗干扰能力。
2.3 掉电保护和计时电路
  为使系统可靠工作,并保存干燥器工作时间、再生时间以及系统停电时间等,设计了掉电保护和计时电路,选用HT7044作为电源监视器,掉电时,HT7044输出低电平送至单片机的P3.2,CPU立即响应中断,将各种时间数据保存。装置中的数据保存选用串行接口的E2PROMAT24C01A,计时电路采用串行接口芯片PCF8563,他们均连接到AT89C2051的P1.0,P1.1构成的虚拟I2C总线上,这样可简化系统结构,节省I/O线。
2.4 超温保护电路
  为防止加热管失控而烧坏干燥器,设计了超温保护电路。保护用温度传感器的常闭接点K1(A管)、K2(B管)、加热继电器J1或J2的常开接点与加热管A或B串接在220V电源上,当加热失控时,K1或K2断开,切断加热管的供电回路,超温报警信号由TIL117的输出接于P1.7口线上。2.5 显示报警电路
  蜂鸣器YD、发光管VD1(报警指示)、VD2(A管再生指示)、VD3(B管再生指示),分别与单片机的P3.1,P3.3,P3.4,P3.5相连接,通过向这些端口线送出低电平,可以实现声音、灯光提示,完成A、B管再生显示或故障报警。

3 系统软件设计
  控制系统的软件采用模9188彩票网块化结构,由主程序、再生子程序、掉电保护子程序和显示报警子程序组成。
4结语
  该装置安全可靠,使用方便,干燥空气露点低,连续工作性好,再生工艺修正极其方便,只需调整几个参数,就可修正再生工艺,适用于不同要求的空气干燥器。现已成功地用于某出口产品上,具有明显的经济效益。

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