“ظهر جهاز اختبار محتوى الماء بالزيت الخام في أواخر التسعينيات ، وهو نتاج طريقة التقطير لقياس محتوى الماء من النفط الخام ، والذي يتكون من جهاز تحكم بدرجة الحرارة ، وجهاز توقيت وأدوات التبديل الأخرى. وهو مناسب للبترول والبتروكيماويات الصناعات قياس المحتوى المائي للنفط الخام في الصناعات مثل تتبنى الأداة حاسوبًا صغيرًا أحادي الشريحة MSP430 ، وهو أداة تلقائية وذكية تدمج وظائف التحكم في درجة الحرارة ، والتحكم في الوقت ، والتحكم في طاقة التقطير ، والتحكم في مياه التبريد المتداول.
“
ظهر جهاز اختبار محتوى الماء بالزيت الخام في أواخر التسعينيات ، وهو نتاج طريقة التقطير لقياس محتوى الماء من النفط الخام ، والذي يتكون من جهاز تحكم بدرجة الحرارة ، وجهاز توقيت وأدوات التبديل الأخرى. وهو مناسب للبترول والبتروكيماويات الصناعات قياس المحتوى المائي للنفط الخام في الصناعات مثل تتبنى الأداة حاسوبًا صغيرًا أحادي الشريحة MSP430 ، وهو أداة تلقائية وذكية تدمج وظائف التحكم في درجة الحرارة ، والتحكم في الوقت ، والتحكم في طاقة التقطير ، والتحكم في مياه التبريد المتداول.
تصميم النظام
1 اختيار مستشعر درجة الحرارة
بشكل عام ، تشتمل المستشعرات المستخدمة في قياس درجة الحرارة على فئتين: المزدوجات الحرارية والمقاومة الحرارية. يحتاج هذا النظام إلى قياس درجة حرارة الأماكن والتحكم فيها ، وبما أن المزدوجة الحرارية تحتاج إلى تعويض درجة الحرارة ، ولكن المقاومة الحرارية لا تحتاج إلى ذلك ، يتم تحديد المقاومة الحرارية PT100 من خلال النظر في تكلفة الأجهزة وتعقيد البرامج.
2 متحكم MSP430
وحدة التحكم الدقيقة MSP430 هي بنية تعليمات مبسطة منخفضة الطاقة 16 بت ، قابلة للبرمجة عبر الإنترنت ، وتدمج عددًا كبيرًا من الوحدات الطرفية في الرقاقة: مذبذب DCO على الرقاقة ، مؤقت مراقبة / مؤقت للأغراض العامة ، TImer_A3 (مع 3 التقاط / مقارنة تسجيل وموقت 16 بت مع إخراج PWM) ، Timer_B7 (مؤقت 16 بت مع 7 سجلات التقاط / مقارنة وإخراج PWM) ، منافذ I / O 1 ، 2 (لكل منها 8 منافذ I / O ، جميعها لها وظيفة المقاطعة) ، منافذ الإدخال / الإخراج 3 و 4 و 5 و 6 (لكل منها 8 منافذ إدخال / إخراج ، والتي يمكن تشغيلها بالبت) ، و ADC12 (8 قنوات من 12 بت A / D) ، و USART0 و USART1 ، ومضاعفات أجهزة 16 بت ، إلخ.
3 رقاقة سائق شاشة العرض ICM7218A
يتطلب هذا النظام شاشة عرض أنبوبية رقمية 26 بت. لتقليل المساحة واستخدام أجهزة أقل ، تم تحديد 4 قطع من برنامج تشغيل العرض ICM7218A.
شريحة مشغل فك التشفير ICM7218A عبارة عن برنامج تشغيل LED ثابت 8 بت ، والذي يحتوي على ذاكرة وصول عشوائي ثابتة 8 × 8 بت لتخزين بيانات العرض ؛ لديها قدرة قوية على قيادة مقطع بت ويمكنها توصيل 8 أنابيب رقمية مقاس 0.5 بوصة مباشرة.
الهيكل العام ومبدأ العمل للنظام
كما هو مبين في الشكل 1 ، يتكون النظام بأكمله من نظام مضيف أحادي الشريحة ، ودائرة معالجة إشارات المستشعر ، ودائرة التحكم في التدفئة ، ودائرة التحكم في مياه التبريد ، ولوحة المفاتيح ، وشاشة عرض الأنبوب الرقمي ، ووحدة إمداد الطاقة. تُستخدم المنافذ P1 و P2.0 و P2.1 كخطوط لوحة مفاتيح للنظام ؛ تُستخدم المنافذ P3 و P4 و P2.3 ~ P2.7 كخطوط محرك تحكم للنظام ؛ المنافذ P5 و P2.2 ، يتم استخدام P6.0 ~ P6.3 كخط محرك عرض للنظام ؛ يتم توصيل إشارة القياس بـ MCU من خلال P6.0 ~ P6.3. تولد وحدة الطاقة للنظام + 2.5 فولت ، + 3.6 فولت ، + 5 فولت و + 12 فولت ، والتي توفر جهد عمل ثابت للنظام المضيف ودائرة واجهة المستشعر على التوالي.
الشكل 1 الهيكل العام للنظام
يجمع النظام بيانات درجة حرارة الماء المكثف ومكثف التقطير وصندوق تخفيف درجة الحرارة الثابتة من خلال مستشعر درجة الحرارة PT100 ، ويقوم بإجراء قياس عالي الدقة من خلال وحدة معالجة التضخيم. يمكن للمستخدم تحديد محطة التسخين وتعيين الحد الأعلى لدرجة حرارة البخار في المكثف من خلال لوحة المفاتيح ؛ ضبط قيمة درجة حرارة الماء المكثف وصندوق تخفيف التسخين ؛ ضبط وقت التقطير ؛ ضبط درجة حرارة الإدخال وقيمة المعايرة من الجهد والمعلمات الأخرى. تتبنى الأداة نظامًا لتوزيع المياه بالتكثيف ، ويتحكم الكمبيوتر الصغير أحادي الرقاقة MPS430 في درجة حرارة الماء المتداول حول درجة حرارة الغرفة (حوالي 25 درجة مئوية) عن طريق التحكم في وحدة التبريد ؛ يتم أخذ عينات الزيت الخام بشكل عام عند 60 درجة مئوية ، ويتحكم MCU في أنبوب التسخين لجعل درجة حرارة صندوق تخفيف التسخين عند 60 درجة مئوية تقريبًا. درجة حرارة عينة الزيت ليست عالية قبل التسخين والتقطير. من أجل تحسين كفاءة الفحص ، يتم استخدام التسخين عالي الطاقة أولاً أثناء التقطير ، ويتم تبديل التسخين منخفض الطاقة عندما تكون عينة الزيت قريبة من 100 درجة ج. يتم ضبط طاقة التسخين والتقطير من خلال التحكم في جهد إمداد الطاقة لأنبوب التسخين.يمكن للنظام عرض جهد مصدر الطاقة لأنبوب التسخين ؛ وعرض وقت التوقيت ؛ وعرض القيمة المحددة والقيمة الفعلية لدرجة حرارة الماء المتداولة ؛ عرض درجة الحرارة في مكثف التقطير ؛ عرض درجة الحرارة في صندوق تخفيف التسخين والقيمة الفعلية لدرجة الحرارة.
تصميم دائرة الأجهزة الرئيسية للنظام
1 دائرة مكبر قياس درجة الحرارة
كما هو مبين في الشكل 2 ، تتكون الدائرة من منظم جهد دقيق TL431 وجسر مقاوم ودائرة مضخم. تشكل المقاومات الدقيقة R3 و R4 و R5 و PT100 جسرًا مقاومًا ، ويتم استخدام المقاوم R2 لتعويض الجسر ؛ يشكل TL431 والمقاوم R1 دائرة منظم الجهد بدقة 2.5 فولت لتوفير الطاقة لجسر المقاوم ؛ المقاوم الحراري PT100 متصل بـ 3 الأسلاك ، والتي يمكن أن تعوض خطأ طول خط الاتصال ؛ نطاق درجة حرارة القياس هو 0-100 ℃ ، ويستخدم مكبر الصوت أحادي القدرة AD623 لتضخيم إشارة الجسر.
الشكل 2 الشكل 2. رسم تخطيطي لدائرة قياس درجة الحرارة
2 دائرة محرك التحكم في تقطير التدفئة
تظهر الدائرة في الشكل 3. بعد أن تمر إشارة التحكم للكمبيوتر المصغر أحادي الرقاقة عبر العاكس 74LS07 ، فإنه يتحكم في الصمام الثلاثي ويدفع المرحل ؛ يتحكم المرحل K1 في تسخين كل محطة ؛ ويلعب K2 دور طاقة التسخين التبديل ؛ K3 ~ K8 (أو K14) التحكم في أنبوب التسخين لكل محطة ؛ يتحكم R1 ، R2 في منظم جهد الحالة الصلبة لإخراج أشكال موجية مختلفة للجهد.
الشكل 3 رسم تخطيطي لدائرة التسخين
3 تصميم دائرة التحريك الكهرومغناطيسي
كما هو مبين في الشكل 4 ، ينظم منظم جهد الحالة الصلبة الجهد والسرعة ، ويتم تنحيته بواسطة محول ، ويتم تصحيحه بواسطة جسر كامل ، وتحويله إلى طاقة تيار مستمر للتحكم في محرك بجهد 12 فولت.
الشكل 4 رسم تخطيطي لدائرة التحريك الكهرومغناطيسي
4 تصميم دائرة تخفيف التدفئة
توجد محولات 74LS07 ، صمامات ثنائية ، صمامات ثلاثية ، مقاومات ومرحلات لتشكيل دائرة تحكم للتحكم في أنابيب التدفئة والمراوح.
5 تصميم دائرة مياه التبريد المتداول
هناك عاكسات 74LS07 ، صمامات ثنائية ، صمامات ثلاثية ، مقاومات ، ومرحلات لتشكيل دائرة تحكم للتحكم في الضاغط والرادياتير ومضخة المياه.
6 تصميم دائرة قياس الجهد
دقة هذه المعلمة ليست عالية ، ويتم استخدام تصحيح الجسر الكامل وتنحي المقاومة للحصول على الإشارة والدخول إلى محطة A / D للكمبيوتر المصغر أحادي الشريحة.
7 لوحة المفاتيح وتصميم دائرة العرض
يحتوي هذا النظام على 22 مفتاحًا ، ويعتمد مجموعة لوحة مفاتيح 5 × 5 ، ويحتل 10 خطوط إدخال / إخراج: P1.0 ～ P1.7 و P2.0 ، P2.1. استخدم المنفذ P5 الخاص بالمتحكم الدقيق كناقل نقل البيانات مع برنامج تشغيل العرض ICM7218A ، P6.2 كخط تحكم مشترك لتوصيل MODE الخاص بـ ICM7218 ، P2.2 ، P6.0 ، P6.1 ، P6.3 مثل خط تحديد الشريحة لتوصيل / WR بقدم ICM7218.
تصميم برمجيات النظام
يتبنى برنامج النظام تصميم هيكل معياري وينقسم إلى ثمانية أجزاء ، وهي وحدة تهيئة النظام ، ووحدة عرض الأنبوب الرقمي ، ووحدة التعرف على المفاتيح والمعالجة ، وقياس درجة حرارة الماء ووحدة التحكم ، وقياس درجة حرارة صندوق التخفيف و وحدة التحكم ، ووحدة قياس درجة حرارة البخار ووحدة التحكم. ، وحدة معالجة التوقيت ، وحدة قياس الجهد الكهربائي لإمداد أنبوب التسخين.
يقوم النظام بتعيين المخزن المؤقت للعرض ، ومؤشر المكدس ، وعلم التشغيل وسجل العمل ، واتجاه كل منفذ إدخال / إخراج ، وإعداد محول A / D ، ووحدة مؤقت النظام ، وإعداد مقاطعة النظام من خلال إعدادات وحدة التهيئة. وحدة لوحة المفاتيح مسؤولة عن التعرف على المفاتيح ومعالجة المفاتيح. عندما يكون هناك إجراء رئيسي ، يتم استدعاء الإجراء الفرعي المناسب لمعالجة المفاتيح للمعالجة ، والتي يمكن أن تدرك إعداد درجة حرارة المياه المتداولة ، وصندوق التخفيف والمكثف ، وإعداد توقيت الوقت ، وتحديد موقف العمل.اختيار وبدء وإيقاف كل قسم. يمكن لوحدة قياس درجة حرارة الماء والتحكم فيها معالجة بيانات درجة حرارة الماء المتكثف المتداول ، وإرسال البيانات المعالجة إلى المخزن المؤقت للعرض ، وإرسال إشارات التحكم للتحكم في وحدة التبريد للحفاظ على درجة حرارة الماء ضمن النطاق المحدد. يمكن لوحدة قياس درجة الحرارة والتحكم في صندوق التخفيف معالجة بيانات درجة الحرارة في صندوق التخفيف ، وإرسال البيانات المعالجة إلى المخزن المؤقت للعرض ، وإرسال إشارة تحكم للتحكم في أنبوب التسخين للحفاظ على درجة الحرارة في الصندوق داخل المجموعة نطاق. يمكن لوحدة قياس درجة حرارة البخار والتحكم فيها معالجة بيانات درجة الحرارة في المكثف ، وإرسال البيانات المعالجة إلى المخزن المؤقت للعرض ، وإرسال إشارات التحكم للتحكم في أنبوب التسخين ، بحيث لا تتجاوز درجة الحرارة في المكثف القيمة المحددة. تتحكم وحدة معالجة التوقيت في تبديل طاقة التسخين ، وبدء جزء التحريك الكهرومغناطيسي ، والتحكم في التوقيت لوقت التقطير بأكمله.عندما ينتهي وقت التقطير ، يتوقف تسخين التقطير ، تبريد الماء المتداول ، التحريك الكهرومغناطيسي وأجزاء أخرى عن العمل ، وابدأ جزء التبريد.