1         系統工作原理

    變頻調速微機供水系統由單片微機控制器、交流變頻調速器(簡稱變頻器)、直流穩壓電源、壓力傳感器和電機水泵等幾部分組成，其框圖如圖1所示。工作時，安裝在水泵出水管上的壓力傳感器，將管網水壓變成（0～5）V的模擬信號送給單片微機控制器(簡稱控制器)，經A/D轉換得到數字信號。該信號與設定壓力信號進行運算比較，若管網水壓小于或大于設定壓力，則控制器輸出給變頻器的控制信號幅度增加或減小，使其輸出的三相電壓頻率上升或下降，水泵轉速則提高或降低；當管網水壓與設定壓力相等時，控制器輸出給變頻器的控制信號幅度維持不變，其輸出的三相電壓頻率不變，水泵轉速不變，從而保證管網水壓恒定。

變頻器輸入端接380V50Hz交流電源，輸出端接電機水泵。它的輸出根據控制器送給它的控制電壓的大小，電壓在0～380V，頻率在0～50Hz范圍內變化。水泵上的電機均為交流異步電動機，其轉速與供電電源的頻率有關。當用水量大時，變頻器輸出電壓頻率升高，水泵電機轉速增加；用水量少時轉速降低。轉速降低時變頻器的輸出電壓也減小，故能耗減少。所以該系統有非常好的節電效果。另外，變頻器可實現電機水泵的軟起動，上電后，其工作電流緩慢上升，不產生大電流沖擊，也因此省去了補償起動設備。

2         系統硬件設計

    系統硬件電路如圖2所示,CPU8031、EPROM2764、地址鎖存器74LS373等構成單片機基本電路。μA741、LM555等構成V－F變換型A/D轉換電路。該電路用模擬開關CD4066控制3個模擬信號的輸入與計量（工作原理參看本刊2000年7期“不受電路參數影響的V－F變換型A／D轉換電路”）。當S1、S2、S3在CPU的控制下分別接通時，送給A/D轉換電路的輸入信號分別為+5V(2)、設定壓力和管網壓力。轉換后得到的脈沖信號經光電耦合器TLP521―1送8031的P3.5由計數器T1對其進行計數，計數的結果經運算處理后一方面送P1口譯碼并顯示，同時經D/A轉換與電流放大送給變頻器控制電機水泵的轉速。

    模擬開關的控制信號由8031的P3.1和P3.0輸出，經驅動電路74LS07和光電耦合器TLP521―4加至四與非門CD4011組成的譯碼電路的輸入端，譯碼電路的輸出控制S1～S3的導通與截止。

 

         DAC0832和LF356實現8位D/A轉換與電流放大，其輸出的0～5V的模擬電壓信號送給變頻器的控制信號輸入端，其輸入的數字量由8031的P0口經74LS273、74LS07和TLP521―4提供。

    時鐘電路中的晶體工作頻率選12MHz，這將使系統有較高的工作速度，多數單字節指令只需1微秒。

    電路中除了使用光電耦合器外，還采取了以光電耦合器為界的雙“地”結構，以提高系統的抗干擾能力。電源+5V(1)為8031單片機基本電路、74LS273、74LS07等供電；+5V(2)為D/A轉換電路提供基準電壓V_REF。

3  系統軟件設計

    變頻調速微機供水系統的軟件設計原理如圖3、圖4。圖3為主程序流程圖。在主程序中，先對A/D轉換電路進行初始化設置，設定電機轉速的初值，置T0為定時器工作方式，T1為計數器工作方式，允許T0中斷；閉合S1以對A/D轉換電路的基準電壓+5V(2)進行A/D轉換；開中斷，令T0開始計時T1開始計數；最后執行數據處理與顯示程序。其中數據處理程序將經A/D轉換得到的二進制信息轉換為8421BCD碼。

    在中斷服務程序中，對3個信號(+5V（2）、設定壓力、管網壓力)中的每一個分別進行4次測量，然后進行數據平滑并把結果存入數據緩沖區。測量完畢轉入管網壓力與設定壓力比較程序，若前者小于后者則增加CPU經P0口送至D/A轉換電路的數字量，反之則減小該數字量，從而控制電機轉速提高或降低；當管網壓力等于設定壓力時則保持送給D/A轉換電路的數字量不變，使電機轉速恒定。最后將有關存儲單元和寄存器重新初始化，返回主程序。流程圖如圖4所示。

4  結束語

    系統經調試后通過了檢測，在恒壓范圍內壓力波動系數小于3%，系統響應的穩定時間在20秒左右。

    設計采用最小系統，不做任何擴展，充分利用已有的口子，不僅減少了元器件，降低了成本，而且提高了可靠性。CPU選MCS―51系列產品8031能滿足設計指標的要求，有性價比高的優越性。當然，CPU也可選用ATMEL公司的89C51芯片，設計過程完全相同。由于89C51內置4K EPROM，故有利于硬件結構的簡化。

Microcomputer Controlled Water Supply System Changing Frequency and speed

Xu  Jianxue   (Inner Mongolia University for Nationalities,Tongliao  028043)

Xu  Jianhui (Branch company of Tongliao of mobile communication Company of Inner Mongolia Autonomous Region,Tongliao 028000)

Xu  Xinying  (Inner Mongolia University for Nationalities,Tongliao  028043)

Key words：Microcontroller  Changing Frequency and speed   water supply automatically under constant pressure according to prescribed pressure

Abstract：Microcomputer controlled technique and frequency conversion-speed regulating technique are used in this equipment, the equipment may carry out water supply automatically under constant pressure according to prescribed pressure

 

參 考 文 獻

[1]  徐信穎，陳巴特爾，徐