器智能化（精选9篇）
器智能化 篇1
高新技术正渗透到人们生活的各个领域,尤其以智能化技术为主。本次开发的智能化温湿测控器便是其中一项集检测、控制、分析等功能于一体的操控系统,它能轻松实现通风、除尘、除湿、消毒等工作,若应用于家居领域,可以有效预防粮食和衣物等的污染或霉变。
1 系统硬件电路组成
1.1 概述
该温湿控制系统的结构框图如图1所示,主要包括温度检测、湿度检测、CPU监控、显示、除湿、电加热控制等电路。工作时,当传感器检测到室内温(湿)度低于设定值的下限或者高于设定值的上限时,微处理器将自动起动控制电路开始工作,调控室温,直至其达到设定值的要求为止。
1.1.1 uPSD3200单片机系统
单片机由于体积小、性能强,成为该智能化温湿测控系统中管理和控制的主导力量。本次选用的uPSD3200芯片,内部含有8032 内核,增加了I2C、4路8位ADC等,可以把传感器采集到的有关环境参量直接转换成数字量,并即时与给定值进行比较,根据其偏差大小采取一定的控制算法[2],输出相应的控制信号,从而实现对各参量的实时控制。
1.1.2 按键输入设计
单片机的P0口设3个按键,分别担任“功能设定”、“加置数”、“减置数”的功能。按动一次“设定”键,湿度屏的最高位显示一个“0”,温度屏则显示当前的上限值,如要改变,可以通过“加数键”和“减数键”来修改温度屏幕的数字。
1.1.3 显示与报警设计
显示部分采用 4片74LS164串接使用,扩展4位LED显示器。
报警部分采用蜂鸣器作为发声器件,将微处理器的P2.0口与之相连,当温湿度超过警戒限时,P2.0口会不断输出高电平信号,该信号将驱动有源蜂鸣器发出报警声。
1.2 温湿检测设计
温湿检测部分由温度传感器、湿度传感器、A/D转换等组成。温度传感器选择由美国DALLAS公司生产的DS18B20。它性能稳定、抗氧化能力强、精度高,能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位分辨率的数字值读数方式。
湿度传感器选用CHR-01高分子湿敏电阻为传感部件,其阻抗随相对湿度的增加成指数下降,响应时间短,稳定性好,价格低,测量精度高。
2 软件编程及实现
系统软件采用MCS-51汇编语言编制,程序采用模块化结构设计,主要分为数据采样、数据处理、数据显示和根据控制规律完成温湿度的控制。主程序设计流程图,如图2所示。它其实是一个循环的系统,通过不断对采集到的和标准的(即事先设定的)温湿数据进行比较,判断是否需要电加热,不需要则进行实时显示。
3 应用
3.1 家居的应用
本次设计的温湿度控制器外观时尚,如图3所示,采用流线形贴墙设计,按键耐用,外壳采用PC防火材料(上方开一排φ=3.2 mm的孔,布输入输出线),耐磨易清洁,可以广泛应用于各式衣橱衣柜中,它可以有效地控制柜内温湿度(温度检测范围-40～85 ℃,湿度检测范围RH为20%～95%),精确度可达±0.1,误差≤3%,功耗在50 W左右。
3.2 基于Lab VIEW的工控场合数据处理与分析
本次系统还基于Lab VIEW开发了一套虚拟软件,在装有Lab VIEW程序的PC机上用户可以通过编程实现对检测值的多通道实时监控,如图4所示。该软件适合在监测数据量较大时,启用对数据实施存储和处理[3],整个程序分析处理时间极短,实时反应速度很快。在一些大数据量采集的工业测试场合,系统只要通过连接相应范围的温湿传感器来达到测试现场环境指标的目的。
4 结束语
该温湿控制器体积小、重量轻、系统简单、操作简便,而且成本也不高(所有硬件设施不超百元),变换不同温湿传感器就可为各种不同温湿调控现场所使用。
摘要：文中以uPSD3200单片机为核心,并开发LabVIEW实现了一款集检测、控制、分析等功能于一体的智能化温湿测控器。该器件既可以应用在工业控制领域,还适用在家居领域。uPSD3200实现对温度和湿度的检测控制与分析,LabVIEW的程序开发可记录现场测试数据并能对所测数据进行事后处理。整套系统精确度高,性价比高,稳定性好、实时反应迅速。
关键词：uPSD3200单片机,温度,湿度,控制,Lab VIEW
参考文献
[1]深圳市巨万电子科技有限公司.Design Guide for the uPSD3200Family Instruction STMicroelectronics[Z].深圳:深圳市巨万电子科技有限公司,2005.
[2]王伯雄.测试技术基础[M].北京:清华大学出版社,2003.
[3]张凯,周陬,郭栋,等.虚拟仪器工程设计与开发[M].北京:国防工业出版社,2004.
器智能化 篇2
研究压电主动结构振动控制当中传感器/作动器的位置优化问题.从系统的`状态空间方程出发,在系统可控性、可观性Grammian矩阵特征值的基础上来描述性能指标,以控制能量最小化和传感能量最大化作为优化目标,利用遗传算法(GE)进行优化计算,计算过程中对传感器/作动器的位置采用二进制编码加以描述.通过对一压电板结构的仿真计算对该方法进行了验证,优化计算结果与枚举法结果完全相符,从而证明了方法的有效性.
作 者：王威远 魏英杰 王聪 邓年春 邹振祝 WANG Wei-yuan WEI Ying-jie WANG Cong DENG Nian-chun ZOU Zhen-zhu 作者单位：哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江,哈尔滨,150001 刊 名：宇航学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ASTRONAUTICS 年，卷(期)：2007 28(4) 分类号：O482.41 V214.19 关键词：压电传感器/作动器 智能结构 位置优化 遗传算法★ V2O5复合薄膜材料的电子结构研究
★ 基于压电陀螺的惯性测量单元设计及数据优化
★ 网站首页的结构优化分析
★ KPbTlO复合氧化物的合成和电子结构的XPS研究
★ 优化课堂教学结构，训练英语运用能力
★ 精密卧式立柱结构优化设计论文
★ Kazal型蛋白酶抑制剂结构与功能研究进展
★ 复合大师经典台词
★ 聚丙烯腈纳米纤维毡上生长ZnSe纳米晶的结构及发光特性
器智能化 篇3
铃木汽车在印度的子公司玛鲁蒂铃木，其创意总监樱井雅惠到孟买时间不长，看到了一则“世界之最”，称印度孟买是世界上最吵的城市，因为车多，堵车就多，很多司机乱按喇叭，导致75%的官方交通协管员都患有永久性的听力损伤。
因此，樱井雅惠萌发了要降低孟买交通喇叭声的想法，以铃木汽车的名义颁布一个“按喇叭次数越少、奖励就越多”的措施。可问题是：按喇叭是司机的自由，怎么统计？
她召集了十几名技术人员，经过近一个月的努力，开发出了一款名叫NoPoPo的喇叭统计设备。只要将其安在方向盘附近，就会如实地记录下人们按喇叭的次数，设备还可以配套手机App使用。司机可以在App上设定自己每天按喇叭的次数，每一次完成任务可以累积奖励。玛鲁蒂铃木准备了一堆可以用来装扮爱车的小礼品作为奖励，比如方向盘套、车内装饰品等。在规定的次数里，司机用户按的喇叭越少，系统的奖品就越丰厚。
NoPoPo喇叭统计设备还可安装在任何品牌汽车上。有人问她：“不把设备与铃木汽车品牌绑定，不就为他人作嫁衣了吗？”樱井雅惠反问：“如果孟买，乃至整個印度因为这个喇叭统计设备而大大减少喇叭噪音，那对铃木品牌来说，又有何不好？”
NoPoPo喇叭统计设备上线短短三个月，就实现了注册用户的平均按喇叭次数下降了43%。因此，孟买交通部门专门找到玛鲁蒂铃木，请她把NoPoPo喇叭统计设备加入汽车的标准配置中。（流念珠）
故事的哲理
管理大师杜拉克很早就预言：未来成功的企业一定是改变人们生活的企业。当一个产品可以改变整个社会的难题，必将产生商业价值，更是巨大的社会价值。
农田作业智能管理器应用分析 篇4
针对农业机械的田间作业, 虽然制定有《农业机械田间作业技术标准》《农业机械操作规程》等要求和规范, 并对农机手进行了各种培训, 但是一到“三夏”、“三秋”大忙季节, 大量农机具进入田间作业, 督导、管理人员不可能面面俱到, 农机手能不能按田间作业技术标准操作, 完全由机手自身素质决定。去年“三秋”时节, 商丘市睢阳区农机局为落实深松作业补贴面积, 采取全体管理人员下乡入村, 每人跟踪两台深松机进行监督、核实面积、发放补贴的办法。消耗了大量人力物力, 取得的效果也不尽如人意。随着农业的发展, 投入到农业生产中的农机数量会越来越大, 完全靠管理人员田间作业监督管理是远远不够的, 也是不可能的。因此, 急需为田间作业的农机具安装一种智能电子控制设备, 对作业机械的作业质量、数量等情况给予如实记录, 并实施有效控制以便监管。
由商丘市农机推广站和明胜电子有限公司联合研制的农田作业智能管理器能够有效的解决这些问题。该管理器能够对农机作业期间的作业质量、作业数量及作业安全的综合数据实现计算机智能管理和电子监测控制。利用微型处理器, 在满足深松深度、旋耕深度或犁地深度等作业前提下, 将作业的有关数据如机手姓名、身份证号、作业动力车等参数进行处理, 通过专用U盘进行记录, 并能实时显示、查询作业亩数和工作状态。管理器对于不符合标准的作业 (如耕深、割茬高度等不符合要求) 情况, 能通过内置计算机进行控制, 将无效作业量不计入作业总量。
整套设备由功能控制和数据管理两个独立系统构成。功能控制系统由一个微型处理器系统、电源转换模块、掉电记忆模块、显示模块、深度限定监测模块、距离测定模块、功能设置按键模块、状态指示模块、专用U盘接口等组成, 安装在作业机械上用于各种作业数据的检测和数据提取、保存;数据管理系统由专用U盘数据读写器、数据管理软件及计算机构成, 供业务管理部门使用。智能管理器原理如图1所示。
农机具作业过程中, 微型处理器实时监测电源、深度、工作距离及功能按键开关的设置状态, 并对采集到的数据进行处理, 实时通过数码管和指示灯组成的状态指示模块同步显示系统状态情况;电源转换模块是将作业机器的各种电源转换为控制器所需的稳定电源, 为整个控制系统供电;距离测定模块对符合作业深度的作业距离进行计数, 传给微处理器, 深度监测模块实时检测作业是否达到预设深度, 并将结果送给微处理器;掉电记忆模块的功能是保证一旦监测到掉电的情况, 控制器能够及时、准确的将当前工作的信息保存到U盘中, 确保作业数据不因系统意外断电或操作机手不执行存储操作而关闭机器的误操作造成的数据丢失, 保证数据安全。
以深松作业为例, 智能管理器通过两个限深定位传感器与深松机相连接, 通过另外两个传感器 (作业深度定位传感器和动力车测速传感器) 与动力车相连, 作业深度定位传感器用于控制机手对于动力车悬架下落的高度控制, 以保证机具入土深度。开机时管理器首先会进行系统自检, 并通过数码管显示机具的一些基本信息, 显示的次序为:使用者身份信息、作业幅宽、作业动力车测速轮外径、已完成作业的次数、已完成作业的总亩数。自检后, 当“工作/查询”功能处于“查询”状态时, 可通过“+”、“-”按钮查看从第一次到最后一次作业的总次数及本次作业亩数。当“工作/查询”功能处于“工作”状态时, 管理器的深度监测模块会检测三个定位传感器的信号数据, 如果有一个或多个信号数据不能达到要求时, 欠深指示灯亮, 且发出报警提示音。只有当全部信号都符合要求时, 即达到深松作业要求后, 工作指示灯亮, 就可以进行正常作业了, 微型处理器会将作业次数和作业亩数进行汇总运算, 储存到U盘中。智能管理器控制面板结构如图2所示。
U盘采取专机专用, 其内部的原始数据禁止任何单位和个人修改, 具有数据更改授权的单位也仅能修改利用数据管理软件提取出的数据, 原始数据的不可修改性, 为今后上级管理部门对申报作业面积的真实性核查及作业用户的质疑核对提供证据。
每个作业季结束以后, 需要使用安装了读卡软件的计算机对智能管理器记录U盘进行数据读取。计算机通过串行端口与读卡器相连, 进行数据通信。为便于野外作业, 读卡器使用USB电源, 具有良好的实用性和通用性。读取数据时, U盘内详细数据 (机手身份信息、作业动力车宽度、作业动力车轮外径、总的作业次数、总的作业总亩数、每次的作业亩数等) 就录入到计算机中, 供农机管理部门审核或统计使用。读卡器应用程序如图3所示。
智能投票器的设计与实现 篇5
关键词：52单片机,C语言,硬件电路
五人表决器是广泛应用于各类比赛的一种常用设备,在技术上同时也是一种非常成熟的电子产品。在早期投票往往采用收集纸片,然后进行统计的方式。然而这种方式会导致大量的资源浪费、不可重复使用、易伪造且统计的时候易出现误差等情况发生。
针对上述问题,本文利用52单片机设计了一个智能五人表决器。此表决器具有功能稳定,易更行替换,可重复多次使用(在节点没损坏的情况下),统计票数不会出错,也不能多次投票体现了比赛的公平性,同时该表决器也具有体积轻、便易于携带等优点,具有一定的市场价值。
1 表决器系统整体设计图
2 表决器系统功能设计
本系统在考虑了表决器的性能稳定,易于更新换代的前提下,设计了能够统计并且自动显示票数,且在票数大于一半的情况下,蜂鸣器响提醒该次结果通过。
1)统计票数显示功能:在评委或观众按下键之后,单片机就可以统计出本次比赛或选举的结果,并且在LED灯上显示出所投票数。
2)开始投票信号功能:以流水灯开始流水,在主持人按下开始投票键后,以流水灯停止为信号,则观众或评委方可进行投票。
3)违规投票处理功能:在主持人没有允许开始投票的时候,若有人抢投则不计入票数,LED灯也不显示。
4)通过提示功能:在票数大余3人的情况下,则表示本轮通过,蜂鸣器响一声提示代表本次即可通过。
3 表决器系统硬件设计
1)电源电路设计:根据芯片工作电压需要主要有供电电压5V,LED显示屏12V,均由开关电源一次实现[3]。
2)主控电路:STC89C52单片机是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。8k字节Flash,512字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,3个16位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构),全双工串行口。
工作频率范围:0~40MHz,相当于普通8051的0~80MHz,实际工作频率可达48MHz[5]。
电压:5.5V~3.3V(5V单片机)/3.8V~2.0V(3V单片机)
工作温度范围:-40~+85℃(工业级)/0~75℃(商业级)
3)主持人节点设计:显示电路采用两位LED数码管显示,提示电路采用蜂鸣器完成,按键采用键盘检测实现。
4)评委节点设计:按键同样采用键盘检测来实现。
4 软件流程图设计
1)本程序在Keil软件环境下编写编译,在STC_ISP_V483软件下进行烧写。
具体流程图如下:
2)键盘检测原理
按键按下时,与此键相连的行线与列线导通,行线在无键按下时处在高电平,显然,如果让所有的列线也处在高电平,那么,按键按下与否不会引起行线电平的变化,因此,必须使所有列线处在低电平,只有这样,当有键按下时,该键所在的行电平才会由高电平变为低电平。CPU根据行平电的变化,便能判定相应的行有键按下[2]。
示例代码[2]:
3)消抖原理
消除抖动分为硬件消抖和软件消抖,一般的情况下采用软件消抖。在第一次检测到有按键按下时,执行延时程序,延时10ms,再次确定该键是否仍保持闭合状态,如果保持闭合状态确定的确有键按下,从而消除了抖动[1]。
5 系统调试
本系统在经过多次在不同情况下的测试后,效果均较为理想,测试数据如下。
在主持人没有按下开始键时,评委按下视为无效票(即流水灯不停止,显示器不显示),在主持人按下开始键后,流水灯停止流水,评委可开始投票。在票数超过三票后,显示票数蜂鸣器响,视作本次选手成功。若没有超过三票则蜂鸣器不响只显示票数。下一轮,主持人按键,则全部清零即可开始再一轮的投票。
6 结语
本文利用51单片机和硬件电路实现了五人表决器,经实物测试后,效果良好,反应迅速且未出错,为日后节点扩展的需要奠定了基础。同时为多种比赛场合上的灵活应用提供了可能。
参考文献
[1]谭浩强.C程序设计[M].4版.清华大学出版社,2010:114.
[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程——入门.提高.开发.拓展全攻略(附光盘[M].电子工业出版社,2009,56:79.
[3]江晓安,董秀峰.模拟电子技术[M].西安电子科技大学出版社,2011,33:86
[4]江晓安,董秀峰,杨颂华.数字电子技术[M].西安电子科技大学出版社,2011,20:45
智能鱼缸供氧器控制电路 篇6
智能供氧鱼缸具有多种功能与传统的相比具有以下优点:
(1) 此供电路可以根据不同季节的温度的高低和昼夜不同光线的强弱而自动地给鱼缸供氧;
(2) 不浪费资源而且真正地给鱼提供一个良好的生存环境;
(3) 自动化程度高、具有多功能的调节方式、价格低廉并且安装方便等优点。
此系统工作原理是先把220V市电转变成约9V直流电, 通过温控传感器对外界环境中的温度高低和光控传感器对外界环境光线的强弱采集进行控制CD4060定时器的时间间歇比, 从而控制增氧器电源的通/断, 以此达到间歇式充氧动作。即节约了氧气, 又延长了电动机的寿命。
2 单元电路的设计
2.1 直流稳压电源的设计
此直流稳压电源是由变压器、单相桥式整流电路、滤波电路和集成三端稳压器等组成。
2.1.1 工作原理
市电220V交流电压经过变压器变换为整流电路所要求的交流低电压, 为了不使电路中产生电压突变的情况, 整流电路后再经稳压电器稳压;还要经过滤波电路, 把电容和负载电阻并联以便吸收脉动电流, 并使输出电压保持平稳, 经过整流滤波电路之后的输出电压, 这样就得到我们所需的较稳定的9V直流电源。在输入端用电容C1消除长接线的电感效应, 以防止自激振荡, 还可以抑制电源的高频脉冲干扰。输出端用容C1和C2以改善负载的瞬态响应, 消除电路的高频噪声, 同时也具有消振作用。同时用D5防止在输入端短路时输出电容C3所存储电荷通过稳压器放电而损坏元件。
2.1.2 元器件的选择
此直流电源电路采用220V的市电的输入, 输出的电压为9V左右, 故采用4个IN4001的二极管构成桥式整流电路, 指示电路由1个LED和1个1kΩ电阻构成;稳压器采用CW7809, 滤波电容C3采用1000uF, 电容C1和C2分别采用0.33uF和0.1uF, 保护二极管D5也采用IN4001。
2.1.3 电路调试
按图2.1.1布线图进行安装。安装完毕后应认真检查电路中各元件有无接错、漏接和接触不良之处。应特别注意:对电源变压器的绝缘电阻进行检测, 防止变压器漏电, 危及人身和设备的安全, 二极管的引脚和滤波电容器的极性不能接反, 三端稳压器引脚不能接错, 输出端不应有短路现象。接上电源如果指示灯有亮, 用电压挡测量负载输出的电压和变压器次级输出的电压是否正常。
2.2 温控电路
2.2.1 工作原理
此温控电路中作用是使电路能够根据外部不同季节的温度变化来控制后续电路的工作情况。温控电路由JRC-21FB继电器、555单稳态触发器和热敏电阻等构成的。热敏电阻的阻值会随着温度的变化而变化, 在温度较高时热敏电阻的阻值变小。当鱼缸内温度较低时, 热敏电阻器Rt呈现的电阻值较大。调节电位器Rp可使时基电路触发端2脚电平低于VDD/3, 单稳态电路被触发翻转进入暂态电路位置, 输出端3脚输出高电平, 继电器K通电吸合, 发光二极管点亮。因Rt随温度升高而阻值下降, 这时2脚电平高于VDD/3时基电路即复位单稳态触发电器翻转进入稳定状态, 3脚输出低电平, 继电器K释放。
2.2.2 元器件的选择
555管脚的名称: (1) 接地端; (2) 触发端; (3) 输出端; (4) 复位端; (5) 电压控制端; (6) 阀值输入端; (7) 放电端; (8) 电源端
VD1选用IN4148型硅开关二极管, LED选用普通圆形红色发光二极管, Rp选用WS型有机实心微调电位器R1、R2选用1/8碳膜电阻器, C1选用CD11-16型铝电解电容, K选用JRC-21FB。
2.2.3 温控电路的调试
在温控电路中对电路的调试也是一个非常复杂的过程。温度传感探头需作适当的加工, 方法是用塑料软线接好热敏电阻器, 连接点处要套上绝缘套管, 然后再用环氧树脂胶将整个热敏电阻器与焊接点统统密封起来, 经过这样的处理后, 热敏电阻就不怕水侵蚀了。在调试当中所要注意的问题关键是图2.2.1中的Rp的值的设置, 此值须设置在JRC-21FB继电器刚好处于线圈通断电的状态。先用温度计测量周围环境的温度。在温低的环境下, 通过调节可调电阻的大小, 直到听到继电器有吸合的响声, LED发光。再让热敏电阻器处于温度较高的环境下, 如果继电器有断开, LED熄灭, 即调试完毕。
2.3 光控电路
2.3.1 工作原理
光控电路能够根据外部光线的强弱来引起电路相关部分进行动作的一种电路。通过光控电路对光线的强弱的采集可以确定后续电路充氧的间歇比。本电路主要由光敏传感器、555时基电路和继电器等几部分组成。555时基电路接成施密触发器。白天外界自然光线较强, 光敏二极管反向导通, 相当于短路。时基电路的2、6两脚为高电平时, 处于复位状态, 3脚输出低电平, 继电器K不动作。晚上失去光照, 时基电路的触发端2脚处于低电平, 时基电路置位, 3脚跳变为高电平, 继电器K吸合。调节电阻器Rp的阻值可以调节电路光控灵敏度。R2和C1组成干扰脉冲吸收电路, 可以防止因暂时光线 (如雷电闪光和其他灯光等) 干扰电路的正常工作。
2.3.2 元器件的选择
在此电路中的元件与温控电路基本上相同, 下面具体的介绍一下光敏二极管的特点:光敏二极管是由一个PN结构成的硅二极管, 也具有单向导电特性。但是它与普通二极管不同的是, 它是工作在反向电压下的。光敏二极管的管芯没有光照时, 反向电流只有0.1A左右, 称为暗电流;受到光线照射时, 由于光激发, 它们在反向电压作用下, 形成较大的反向电流, 称之为光电流。光的强度越大, 产生的光电流也越大, 当在外电路接上负载时, 光电流就在负载上产生电压降, 光信号就转换成电信号了。
2.3.3 光控电路的调试
在光控电路中对电路的调试也是一个比较复杂的过程, 在调试当中所要注意的问题关键是图2.3.1中的Rp的值的设置, 此值必须设置在刚好JRC-21FB继电器处于线圈通断电的状态。先在强光下使电路通电, 当电路正常的情况下时, 然后一边用手指挡住光线一边通过调节可调电阻的大小, 直到听到继电器有吸合的响声, LED发光。即调试完毕。
2.4 定时延时电路
2.4.1 工作原理
电路如附录总电路图示。CMOS集成电路CD4060为14位二进制串行计数器, 它自带振荡器, 有14级计数级, 但只有Q4~Q10、Q12~Q14共10个引出端, 本制件仅选用了Q12~Q14三个引出端。接通电源, 9V电源经C4加至计数器清零端 (12) 脚, 此时计数器清零并开始计数, 设时钟频率为1Hz。计数器开关K1、K2、K3、K4状态如是K1=0、K2=1、K3=0、K4=1, 当K2闭合, 当Q13为高电平时, 可控硅D触发导通, 继电器吸合;当K4闭合, Q12为高电平时, Q1截止, 继电器松开;当下一个计数脉冲到达Q12时, Q12、Q13又回到初始状态“0”。此过程循环使继电器断开与吸合的时间之比为3:1。其它状态的定时时间比如表2.4.1所示。这样就能得到多种不同的定时间歇比, 配合Rt的自动调节, 对鱼缸充氧的各种要求都能满足.
表2.4.2中D01、D02、D03、D04分别为连接到温控的常闭, 光控的常闭和光控的常开点, 在此D01都是高电平, 所以D01直接接电源。下面以白天高温为例进行解说, 通过仔细的调查才确定白天高温的大概的供氧的间歇比控制在5:1就可以了。当白天的时候说明是光线比较强的时候, 光控电路在光敏二极管的作用, 继电器不动作, Q12端输入一个高电平, 可控硅截止, 继电器线圈不通电、从而使得后续充氧器断电不进行充氧, 当Q13端输入高电平时, 可控硅导通延时电路中的继电器线圈通电, 从而使得后续的充氧器得电, 即可充氧。当计数器CD4060通过计数分频后在输出的时间比为5:1 (合) , 同样也可实现7:1、6:2间歇充氧等情况。
3 电路的调试
电路安装完毕, 不急于通电, 首先要先做以下的检查, 才能进行通电调试。
3.1 连线是否正确
检查电路连线是否正确, 包括错线、少线和多线。
3.2 元件安装情况
检查元、器件引脚之间有无短路;连接处有无接触不良;二极管、三极管、集成电路和电容极性等是否连接有误。
3.3 电源供电 (包括极性) 连线是否正确
检查直流极性是否正确。
3.4
电源端对地是否存在短路通电前, 断开一根电源线, 用万用表检查电源端对地是否存在短路。
3.5 在调试时也要注意仪器的使用, 避免因使用仪器不当而导致调试的误差或因仪器使用不正确引起故障。
在调试电路时出现故障, 应查找故障原因并排除故障。不要随意拆掉电路重新安装, 以防带来新问题。
如果调试电路可用后, 可以根据自己所养鱼的种类所需要耗氧量来调节电路元件参数。
4 结束语
此电路设计基于555芯片的基础上再加上一个鱼缸含氧量探测传感器和鱼缸废气过滤器, 传感探测器用来探测鱼缸含氧量的浓度, 然后设置一个极限值, 如果超过了此极限值, 探测器将探测信号传到控制电路从而触发控制主电路实现充氧。鱼缸过滤器用来过滤鱼缸中的各种废气和有害气体, 有利于鱼缸的水能够重复使用。通过加入过滤器和探测器之后真正的达到鱼缸较智能化地供氧。
摘要：很多家庭的观赏鱼缸均配备了充氧器, 但目前市场上销售的充氧器往往都处于不间断工作状态, 由于长期连续运行, 电机容易损坏。本文介绍的鱼缸自动充氧控制电路可以根据外部环境的不断变化而变化, 此供氧设备可以根据不同季节的温度高低和昼夜不同光线的强弱而实现智能化供氧。
关键词：CD4060,光控电路,温控电路,JRC-21FB继电器,555单稳态触发器
参考文献
[1]张庆双.电源应用电路集粹[M].北京:机械工业出版社, 2005.
[2]王煜东.传感器及应用[M].北京:机械工业出版社, 2008.
[3]胡宴如.模拟电子技术[M].北京:高等教育出版社, 2000.
[4]刘保琴.数字电路与系统[M].北京:清华大学出版社, 1993.
一种新型智能开窗器的设计 篇7
随着我国经济的快速发展以及人民生活水平的不断提高, 人们对健康的重视程度也日渐增强, 保持室内空气新鲜, 经常通风换气也成为人们共同的生活习惯。并且近年来, 智能家居概念已经逐渐深入到国民的生活之中, 且不断地影响着人们的思维。据预测, 在未来五年, 全球智能家居设备市场实现2倍增长, 从2012年的不足2000万个节点增长至2017年的9000多万个节点。而国内, 智能家居市场拥有1亿多的潜在智能家居客户。其中智能窗作为智能家居的重要组成部分, 其市场前景不可估量。虽然现在的智能关窗装置品种功能都很多, 但主要应用在高档建筑和各种公共场所, 而且多数是和窗户一起定做, 价格也比较高。无论是老的还是新建的民房预先安装的以手动平推窗居多, 很少有人愿意把已安装好的窗户废掉, 更换成多功能智能窗。
注:1-风速传感器;2-雨滴传感器;3-控制器;4-步进电机;5-滑块;6-霍尔传感器;7-丝杆;8-平台;9-窗扇
基于以上原因, 本文将介绍一种在普通平推窗基础上改进的智能开关窗装置的设计过程。该装置具备定时开关窗, 刮风、下雨自动关窗和室内外温差变化开关窗等功能, 并且不影响原手动开窗的功能;还可根据窗户的大小自动调整开启度。
2 智能窗户的结构
市场上许多智能推拉窗都将手动功能屏蔽, 在停电时时, 就无法进行开/关窗操作了, 这不仅带来使用不便, 也将降低了智能窗的普及度。为了解决这一问题, 本装置采用步进电机和丝杆结合作为开窗执行机构。丝杆上的滑块不直接固定于可移动窗扇上, 而是装有电磁锁。在执行开/关窗时, 电磁锁的推杆将打入窗扇边框上的孔中, 这样步进电机就可以带动窗扇左右移动了;窗扇移动到位后, 推杆退出, 窗扇与开窗器完全分离, 此时的手动开/关窗与一般的窗户一样, 不受任何限制。
图1为智能窗户的结构示意图, 开窗器安装于窗户的内侧的平台上。其中的步进电机连
接着50cm长的丝杆, 丝杆上的滑块上装有电磁装置和小舵机。风速和雨滴传感器装设在外侧的边框上, 用于感受气候变化的状况, 温度传感器室内外各安装一个用于感受内外温差。窗框还设有两个霍尔传感器, 作为限位开关。
3 开窗控制器系统设计
开窗器控制系统结构如图2。
开窗器控制系统以STC12C5A60S2单片机为核心, 由电源模块、液晶显示模块、按键模块、风速传感器、实时时钟模块、电机驱动模块、雨滴传感器、温湿度传感器等组成。显示模块采用LCD12864液晶, 它具有显示信息量大, 字体清晰等特点;温湿度传感器采用DHT11数字温度传感器, 这种温湿度传感器测量范围为湿度20-95RH, 温度0-50℃;时钟模块采用高性能、带RAM的实时时钟芯片DS1302, 并且具有闰年补偿功能;电机驱动采用A4988模块, 这种专门的电机驱动芯片具有负载电路保护和短路保护功能, 具有五种可选择模式;电源模块采用12V2A的开关电源作为电磁锁和电机的工作电源, 将12V/2A的电源经过LM2576降压到5V作为控制芯片和其他模块使用电压。
3.1 自动调节开启宽度解决方法
鉴于各种平推窗的尺寸大小不一, 智能开窗器要通用的话, 就应具备自动调节开启宽度的功能。本装置是利用霍尔传感器作为限位开关, 传感器可自由安装于窗框的相应位置。在开/关窗执行过程中, 控制器可根据传感器反馈的电平信号来控制电机的继续运行或停止, 这样可让窗扇移动到设定的位置, 达到自动调整的目的。
3.2 电磁锁功耗解决方法
为了不影响手动开/关窗的功能, 开窗器增设了电磁锁。在执行开/关窗时, 电磁锁失电, 推杆打入窗扇的孔中, 执行结束, 推杆要缩回。然而, 对于12V的电磁锁, 它的动作电压达12V, 电流达1A, 功耗很大, 因此不宜让电磁长时间处于得电状态。本装置又增设了一块挡板, 档板由舵机控制其转动。单片机的I/O口输出两路PWM脉冲A和B, 这两路脉冲可以使舵机在两个角度之间进行切换。在电磁锁得电推杆缩回时, 给予舵机A信号, 使挡板刚好挡住推杆, 此后电磁锁失电, 推杆也无法伸出。当需要推杆伸出时, 单片机给舵机B信号, 挡板转到另一个角度时, 推杆自动伸出。
3.3 电机驱动电路
本装置采用A4988作为步进电机的驱动电路。A4988是一款带转换器和过流保护的DMOS微步驱动器, 该产品可在全、半、1/4、1/8及1/16步进模式时操作双极步进电动机, 输出驱动性能可达35V及±2A。A4988包含有一个固定关断时间电流稳压器, 该稳压器可在慢或混合衰减模式下工作。转换器是A4988易于实施的关键。只要在“步进”输入中输入一个脉冲, 即可驱动电动机产生微步。无须进行相位顺序表、高频率控制行或复杂的界面编程。并且可以通过对DIR引脚的高低电平控制电机转动的方向。由于带动电机容易产生噪声, 所以直接采用1/16步进模式, 也就是将MS1、MS2和MS3直接接到VCC, 其他引脚按各自的功能连接, 只要利用单片机两个I/O口就能控制电机的工作, 连接图如图3。
3.4 风速测量方法
本系统不需要准确计算风速, 只要判断风速是否达到某一阈值, 即作为关窗的驱动信号, 故采用简易、廉价的方式来实现。用一小风扇叶片作为风速的检测, 在风叶两侧放置一对红外对管。这样在风力的作用下, 扇叶随之旋转, 红外光线被遮挡, 经比较电路后产生脉冲信号。脉冲频率正比于风速, 通过软件计算脉冲频率可推算出大致的风速, 如图4。
4 软件设计
软件系统要实现键盘扫描, 设定相关阈值及开关窗时间;读取温湿度传感器、风速传感器、雨滴传感器、实时时钟等数据;根据实时数据判断是否控制开或关窗动作。输出脉冲控制舵机挡板片转向, 驱动步进电机正/反向旋转, 驱动LCD显示相关信息。主程序设计流程图如图5:
5 结束语
本装置可直接装设在原有的平推窗上, 不破坏原推拉窗的结构, 不影响手动开窗功能, 同时具备定时开/关窗、气候变化开关窗、遇险开窗等功能, 非常适用于家庭和公共场馆。经过测试本装置可靠地实现以下功能:
(1) 上午8:00, 如果无下雨或刮风时, 窗户自动打开, 9:00自动关闭, 时间可以自行设定。
(2) 当窗户处于打开状态, 突然下雨或刮较大的风, 窗户自动关闭。
(3) 夜间, 当室内的温度高于设定的上限值时, 自动开窗;低于下限值时, 自动关窗, 即可保持空气清新, 又可避免室内人员熟睡中着凉。
参考文献
[1]杨辉, 杨闯, 郭兴忠, 杨庭贵.建筑节能门窗及技术研究现状[J].新型建筑材料, 2012 (09) .
[2]焦长龙, 魏贺东.浅析推拉窗分格设计和使用注意的问题[J].门窗, 2012 (08) .
[3]杜晋.房间悬开窗通风性能的实验研究[D].长安大学, 2011.
[4]赵建领.51系列单片机开发宝典[M].北京:电子工业出版社, 2007.
[5]戴佳, 戴卫恒.51单片机C语言应用程序设计[M].北京:电子工业出版社, 2006.
[6]余成波.传感器与自动检测技术[M].北京:高等教育出版社, 2004.
[7]闫胜利.Altium Designer使用宝典-原理图与PCB设计[M].北京:电子工业出版社, 2007.
器智能化 篇8
———富巍盛牌智能太阳能灭虫器
深圳市富巍盛科技有限公司是一家集研发、生产、销售高新科技产品, 有自主研发和自主知识产权, 不断创新, 并以科学发展新兴战略性产业的思想为主导的高科技企业, 厂房面积10000多平方米, 公司坚持走节能减排、低碳、绿色环保的可持续发展的战略路线。
富巍盛牌智能太阳能灭虫器是由深圳市富巍盛科技有限公司经过长期对诱虫灯波长及光波共振技术的研究实验, 研制开发了应用于农业林业剿灭害虫的高新技术产品, 获得了30多项国家专利及3项国际发明专利, 智能型太是能灭虫
基于多普勒检测技术的智能驱鸟器 篇9
近年来,随着生态环境的逐步改善,鸟类的数量有了快速的增长,但鸟类的筑巢、飞行等活动对电力输送系统的安全产生了不良的影响。鸟类对电力系统及网络安全运行的危害主要表现在以下三方面:
(1)鸟类筑巢。
春季乌鸦、青鹳、喜鹊等鸟类在输电线路杆塔上筑巢,当杆塔上的鸟巢被风吹散掉落在带电导线或悬瓶上,会造成接地或跳闸事故;鸟类会口叼树枝、铁丝或杂草等物在输电线上空往返飞行,当铁丝等杂物掉落在输电设备上或反搭在导线与横担上可能引起设备的线路故障。给人们的生活造成不便和损失。
(2)鸟类飞行。
鸟类的飞行也给输电线路的正常运行带来了安全隐患。体形较大的鸟类如黑鹳在空中争斗时飞行在导线间可能造成相间短路或单相接地故障。
(3)鸟粪闪络。
鸟粪闪络是指由栖息在杆塔上的鸟类排泄物引起的闪络事故。鸟粪是一种导电混合液体,会污染瓷裙,在空气潮湿、大雾等天气状况时易发生闪络。稀粪沿瓷瓶下流时造成单相接地,或鸟粪随风吹向带电体时造成空气间隙击穿,都会引起闪络。
鉴于鸟害已严重地威胁着输电线路的安全运行,有效防治鸟害已成为输电线路安全稳定运行的关键。本文设计了一种综合利用声光和超声波的智能驱鸟装置,能在有效驱鸟的同时防止鸟类产生适应性,对电力系统以及人类生产生活具有重要的现实意义和显著的经济价值。
1 系统基本组成及硬件设计
本系统为太阳能超声波驱鸟器,是一种专门为电力部门设计的驱鸟产品,系统采用多普勒检测原理,主要由电源模块、探测模块、控制中心和执行模块四部分组成,系统硬件总体框图如图1所示。
系统的电路组成包括控制单元、探测信号电路、信号调理电路、模/数转换电路,共同完成对飞鸟信号的检测、传输和处理,并通过控制中心控制相应的执行模块进而实现整个系统功能。
系统控制单元选用MSP430 (低功耗高性能)单片机,适用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。
1.1 光伏供电系统管理
采用多晶板太阳能电池板,作为整个系统的供电来源。多晶硅的优点是方向性好,无需直接指向光源,非常适合为本系统供电。
白天直接利用太阳能电池板给整个系统供电,并将多余的电能对锂电池充电。黑夜当太阳能电池板不能发电时,利用锂电池对整个系统供电。采用大容量的锂电池,保证在连续没有光照的情况下可以使用4～5天。下图为锂电电池充电电路及升压电路。
1.2 飞鸟探测器信号处理
本系统选用微波位移传感器HB100作为飞鸟探测传感器。HB100是标准的10.525GHz微波多普勒雷达探测器,这种探测方式与其它探测方式相比具有如下的优点:非接触探测;不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响,适合恶劣环境;抗射频干扰能力强;输出功率小,对人体构不成危害;距离远(探测范围超过20m)。
当有飞鸟飞过传感器时,传感器的IF引脚会输出相应幅度和频率的脉动小信号。因此必须将脉动信号转换为单片机可以识别的TTL电平的方波信号。HB100信号处理电路如图4所示。
1.3 宽频功放电路
为保证驱鸟器在复杂的户外环境下有效地完成语音的不失真输出,采用D类功放电路。D类功放具有低噪声输入、高效率等特点。D类放大器利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号,无信号输入时放大器处于截止状态,不耗电。工作时,靠输入信号让晶体管进入饱和状态,晶体管相当于一个接通的开关,把电源与负载直接接通。理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电,实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。这种耗电只与管子的特性有关,而与信号输出的大小无关,所以特别适用于超大功率的场合。
图5 LM48411D类集成功放典型应用(参见右栏)
1.4 语音处理
数码语音芯片选用的是ISD2500系列单片语音录
放集成电路ISD2560,它具有抗断电、音质好、使用方便、无需专用的开发系统等优点。录音时间为60s,能重复录放达10万次。芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术,省去了A/D、D/A转换器。该系统具有运行可靠、接口简单等特点。图6是语音芯片与单片机的接口电路。
1.5 光照强度检测
光照强度检测电路的设计增强了驱鸟器驱鸟的有效性和使用性。白天利用语音芯片播放鸟类的天敌声,并驱动扇叶转动达到驱赶鸟类的效果;黑夜里用高亮度红蓝LED灯交替闪烁和扇叶转动驱鸟,语音芯片不工作。这样整个系统也避免了扰民。下图是光照强度检测的原理图,当有光照时光敏电阻的阻值会迅速减小,这样比较器LM339正输入端的电压就会下降,最终小于比较器的负输入端,Port端就会输出低电平;而没有光照时,光敏电阻的阻值很大,Port端会输出高电平。
2 系统软件设计
图8为系统软件流程图。系统软件设计的基本思想是:尽可能多地利用软件来代替硬件,使成本降低、修改方便。因此采用了模块设计的方法,整个系统是通过不断调用子程序和接受中断服务来完成工作的。由于是太阳能供电,降低功耗也是软件设计的一大任务,因而在通过软件控制硬件工作时,在空闲时间尽量使整个电路处在低功耗状态。系统启动后,先初始化各个硬件模块。由软件实现从时钟和温度模块读取时间和温度,并判断其值是否满足预设值,若满足进入正常工作模式,不满足则进入低功耗模式。正常模式时先检测是否有鸟到来,有鸟到来白天启动扇叶及语音系统进行驱鸟,夜晚启动超声波及发光二极管进行驱鸟。一段时间后,判断驱鸟是否成功,若不成功继续执行驱鸟动作。低功耗模式时,则需要通过外部中断来唤醒微控制器,从而使MSP430启动并开始工作,进入读取检测循环。
3 结论
本系统是利用多普勒检测原理设计的超声驱鸟器,结合了多种驱鸟方式,试验效果良好且具有性能稳定、判断准确、成本低、驱鸟效果持续时间长等优点,市场前景良好。可根据现场需要为系统加装无线遥控模块,使其具备报警、电池电压检测、驱鸟记录查询等远程服务,方便系统的维护和测试。本系统能有效地保证输电线路安全稳定的运行,具有很好的应用价值。
摘要：鸟类危害已严重地威胁着电力系统及网络的安全运行,为保证输电线路安全稳定的运行,设计了一种基于多普勒检测技术的智能驱鸟器。该装置由太阳能供电,利用多普勒技术对飞鸟进行检测。白天利用语音信号、机械臂驱鸟,夜晚利用发光二极管和超声信号驱鸟。经试验证明,驱鸟效果良好,可有效减少输电线路的鸟害故障,具备故障显示功能,并且具有成本低,免维护,可靠性高等优点。
关键词：驱鸟器,太阳能,超声波,多普勒技术
参考文献
[1]张尉,徐言祥.二次雷达原理[M].北京:国防工业出版社,2009.
[2]易辉,熊幼京,周刚,等.架空输电线路鸟害故障分析及对策[J].电网技术,2008,32(20):95-100.
[3]朱昌成,汪涛.输电线路鸟害故障原因分析与防范[J].华中电力,2009(4):50-53.
[4]李虹.高压输电线路鸟害特点及防治措施分析[J].电力安全技术,2008(8):12-14.