摘 要：電弧爐電極噴水冷卻技術是近幾年新開發(fā)的降低電極消耗的一項重要技術，采用噴水直接冷卻，屏蔽電極，減少氧化消耗，降低爐頂溫度，實現(xiàn)良好的冷卻效果。冷卻系統(tǒng)中對水流量的實時監(jiān)控計量就顯得尤為重要，因此，流量檢測技術不可或缺。并且節(jié)約用水離不開流量檢測技術的支持，渦輪式的流量測量技術精確度高，可重復性好，通過傳感器檢測水流量值，當累計流量超過設置的閾值，系統(tǒng)自動采取相應的動作，實時顯示瞬時流量和累計流量值。

關鍵詞：噴水冷卻；流量檢測；瞬時流量；累計流量

0 引言

20世紀末到21世紀初時，很多制造廠商逐漸涉入到水流量報警器控制行業(yè)中，企業(yè)把研究水流量報警器控制系統(tǒng)作為最有前途的研究項目。本文設計的報警器具有安全、易擴展、成本低等特點，采用了模塊化設計思想，降低了系統(tǒng)設計難度。硬件系統(tǒng)設計了其最小系統(tǒng)和外圍電路，軟件系統(tǒng)主要包括底層驅動程序和應用程序[1]。本文介紹了水流量報警器控制系統(tǒng)總體方案設計，主要論述了系統(tǒng)的功能描述和總體網關架構描述方案設計，并對本系統(tǒng)中的關鍵技術進行了闡述。

1.系統(tǒng)硬件設計

本文研究的控制系統(tǒng)以器件集成化方法進行研究的設計，主要是運用將集成化的器件分成塊狀的控制部分，被研究的分支和數(shù)據(jù)傳輸分支，分步滿足相應部分，所有的分支完成后組合在一起，設計出完整的控制系統(tǒng)，最后進行綜合測試。

1.1 繼電器和蜂鳴器控制電路設計

本設計系統(tǒng)水泵負載工作狀態(tài)是運用繼電器控制電路來實現(xiàn)的[2]。繼電器主要工作原理是若內部線圈流入正電源，則常開觸點導通，常閉觸點斷開。本設計運用型號為SRD-05VDC-SL-C繼電器，切換承受電壓電流為AC220V/10A、DC30V/10A，完全滿足系統(tǒng)的需求。由于單片機I/O管腳輸出的電流微小，不能直接驅動繼電器線圈，必須增加額外的電流放大電路，因此設計了圖1.1繼電器及驅動電路，放大電路選用的是9012三極管驅動電路[5]。

上圖中三極管的1號管腳接電源VCC（5V），2號管腳通過串聯(lián)1K電阻接入單片機引腳（P12），3號引腳連接到繼電器的線圈。在三極管2號管腳接入高電平（5V）時三極管會一直處于關斷狀態(tài)，則繼電器的線圈無電源接入狀態(tài)；當三極管2號管腳接入低電平（0V）時，則三極管處于導通狀態(tài)，從而繼電器的線圈接通電源，繼電器閉合，例外LED指示燈也發(fā)亮，提示電路已經接通，若再給三極管2號管腳接入高電平（5V）時，繼電器發(fā)斷開。由于蜂鳴器驅動電路和繼電器驅動電路相同，都是采用三極管進行設計驅動電路的，這里不再作詳細介紹。

2.系統(tǒng)軟件平臺設計

2.1主控程序設計

本系統(tǒng)設計主要采用Keil uVision4軟件編寫與調試程序，程序語言采取易讀性和移植性更高的C語言編寫。系統(tǒng)的總體框架是當系統(tǒng)上電后，首先進行模塊初始化，若有模塊器件損壞，則不能正常運行；然后系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，若處理的數(shù)據(jù)正確，則開始接受數(shù)據(jù)把傳輸?shù)捷敵龆俗鬟M一步處理[3]。系統(tǒng)運行流程圖如2.1所示。從設計的軟件總流程圖可知，控制器與各個電路模塊間數(shù)據(jù)通信主要有一個主流程和四個子流程，主流程是系統(tǒng)軟件不斷訪問各個子模塊以及子模塊把數(shù)據(jù)反饋到控制中心，子流程是請求處理數(shù)據(jù)信號與相應功能子函數(shù)之間的通信[4]。

2.2 水流量檢測程序設計

在單片機的具體實現(xiàn)中，使用兩個定時器。一個普通定時器用作計數(shù)器，用來對傳感器輸出的脈沖數(shù)量進行計數(shù)；一個重復中斷定時器時用于定時，并一直產生一定時間間隔的定時器中斷，中斷函數(shù)中讀取計數(shù)器的值并將其保存于變量A中，同時累加到變量B中，再將計數(shù)器清零，由變量A和變量B計算出瞬時流量和累積流量；這樣就實現(xiàn)了瞬時流量和累積流量的實時更新。其流程圖如圖2.2所示。

3.結論

本文研究分析了水流量報警器在電弧爐冷卻系統(tǒng)中的應用，利用52單片機為控制芯片，利用各個組合模塊電路，使得設計設備模塊化、集成化，設計了一款數(shù)字智能控制系統(tǒng)方案。這種水流量報警器系統(tǒng)在硬件設計方式上運用了數(shù)據(jù)實時采集與上報顯示方案。詳細介紹了水流量報警器硬件平臺搭建，重點介紹了應用程序的設計，實現(xiàn)了預期的數(shù)據(jù)采集、處理等功能，完成了預期的設計目標。

參考文獻：

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[3]楊希.無線傳感器網絡協(xié)議棧與定位技術的研究與實現(xiàn)[D]. 東南大學， 2012：185-199

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作者簡介：

趙倩（1986.9.3-），女，遼寧沈陽人，實驗師，碩士，研究方向：控制理論與技術