一种生物质颗粒炉控制系统的制作方法

本发明涉及一种生物质颗粒炉控制系统，用于燃烧生物质颗粒炉的热风机、水暖及等各种制热设备的控制。

背景技术：

生物质颗粒炉是锅炉的一个种类，就是以生物质能源做为燃料的颗粒炉叫生物质颗粒炉，分为生物质蒸汽颗粒炉、生物质热水颗粒炉、生物质热风炉、生物质导热油炉、立式生物质颗粒炉、卧式生物质颗粒炉等。生物质颗粒炉包括给料系统、燃烧系统、吹灰系统、烟风系统和自控系统，由于生物质颗粒炉的结构复杂，部件较多，其自控系统也十分复杂，并且电源部分单独设置，造成自控系统结构复杂并且功能模块较少，不能完全实现生物质颗粒炉的自动控制。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种生物质颗粒炉控制系统，该控制系统相对简单，可实现生物质颗粒炉的智能自动化工作。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种生物质颗粒炉控制系统，包括传感器电路、速度检测电路、水位检测电路、风门检测电路和热电偶检测电路，上述各电路分别用于检测颗粒炉的工作状态；cpu，用于接收并处理上述各电路的输入信号；驱动模块，用于接收cpu的命令驱动颗粒炉工作；电源模块，用于为上述各模块提供稳定的电压；所述驱动模块包括可控硅触发隔离电路、可控硅高压驱动电路和继电器驱动电路，可控硅触发隔离电路的输入端连接cpu的输出端，可控硅触发隔离电路的输出端分别连接可控硅高压驱动电路和继电器驱动电路的输入端，可控硅触发隔离电路用于将cpu输出的+5v电压转换成+12v，可控硅高压驱动电路和继电器驱动电路的输出端连接至颗粒炉的各执行部件。

本发明所述生物质颗粒炉控制系统，所述可控硅隔离电路包括芯片uln2003a，uln2003a的输入端分别经过电阻连接至cpu的输出端，可控硅高压驱动电路包括光耦和可控硅开关，光耦的输入连接uln2003a的输出，光耦的输出连接至可控硅开关的输入，可控硅开关的输出连接至接线端，继电器驱动电路包括继电器，继电器线圈连接至uln2003a的输出，继电器开关连接至接线端，接线端连接至颗粒炉的各执行部件。

本发明所述生物质颗粒炉控制系统，分别有4路可控硅高压驱动电路和2路继电器驱动电路，4路可控硅高压驱动电路的接线端分别连接下料电机、热风机、排烟机和鼓风机，2路继电器驱动电路的接线端分别连接循环泵电机、点火棒。

本发明所述生物质颗粒炉控制系统，所述电源模块包括电源芯片tny277pn、过零检测电路和整流电路，整流电路的输入端接220v电压，220v电压的正负极之间连接有电容ch1，并且220v电压的正负极分别通过二极管dh4、dh3连接至过零检测电路，所述过零检测电路包括光耦uh1和变压器lh1，二极管dh4、dh3并联以后通过电阻rh1连接至光耦uh1的输入端，光耦uh1的输出端连接至cpu，并联后的dh4、dh3又经过二极管dh5连接至变压器lh1的原边，变压器lh1的副边接地；变压器lh1的原边经电阻rh3、rh4连接至电源芯片tny277pn的使能端，电源芯片tny277pn的基准电压端bp连接为其提供内部基准电压的电容ch5，电源芯片tny277pn的使能端连接至光耦uh3，光耦uh3的输出端一路经电阻rh8接12v电压，另一路经电阻rh7分别连接至电容ch6和二极管t431，二极管t431的负极接地，电容ch6的另一端经电阻rh6接12v电压，电容ch6另一端经电阻rh5接地；电源芯片tny227pn的输出端连接变压器th1的原边，变压器th1的副边触点6一路连接二极管dh3，另一路连接串联的电阻rh9和电容ch9，此两路合并后经电感l1连接+12v电压，变压器th1的副边触点5一路经电容ch11接+12v电压，另一路经电容ch10、电感l1接+12v电压。

本发明所述生物质颗粒炉控制系统，：还包括稳压模块，稳压模块包括第一稳压器7805和第二稳压器ams1117，7805的输入端接+12v电压，输出端输出+5v，并且7805的输出端连接至ams1117的输入端，ams1117的输出端输出+3.3v电压，并且7805的输出端分别经电容c6、c7接地，ams1117的输出端分别经电容c5、c8接地。

本发明所述生物质颗粒炉控制系统，热电偶检测电路包括接线端和温度处理器max6675，接线端连接在热电偶和温度处理器max6675之间，温度处理器max6675与cpu相连。

本发明所述生物质颗粒炉控制系统，水位检测电路包括水位检测传感器、接线端子和外围电路，接线端子连接在水位检测传感器和外围电路之间，外围电路包括电阻r40、r41、r42，电容c24、c33和三极管q2，接线端子的输出口连接电阻r40，电阻r40的另一端一路连接至三极管q2的基极，另一路分别经电容c24和电阻r41接地，三极管q2的集电极接地，三极管q2的发射极一路经电阻r42连接cpu，另一路通过电容c33接地；所述外围电路有3路，分别接在接线端子的不同输出口。

本发明所述生物质颗粒炉控制系统，速度检测电路采用霍尔传感器检测下料电机的转速。

本发明所述生物质颗粒炉控制系统共有5路传感器检测电路，传感器检测电路包括接线端子、电阻r4、电阻r13和电容c12，接线端子的输出口1一路经电阻r4接地，另一路经电阻r13、电容c12接地，接线端子的输出口2连接至cpu；5路传感器检测电路的接线端子分别连接至水温检测传感器、料温检测传感器、室温检测传感器、水压检测传感器和室压检测传感器。

本发明的有益效果：本发明所述生物质颗粒炉控制系统的采用单片机作为主控系统，输入端水位、水温、炉温、板温、室温、电机转速反馈、缺料检测等通过高精密电阻高速采集运算输入给单片机；输出端清灰电机、排烟电机、灌流风机、送料电机、循环泵电机、点火系统等通过uln2003a和3021光电隔离，单片机驱动可控硅高压驱动电路工作，从而驱动马达工作；本发明采用独立的电源模块，电源模块为各电路供电，并且包括过零检测电路，可以高精度的控制风机的无极调速，使得风机运行平稳，噪声交底。本系统可以实现自动点火、自动供料、自动控温、配件状态检测、缺料报警、水位报警、水温报警、室温报警、炉温报警以及定时的多种功能。

附图说明

图1为cpu部分的电路原理图；

图2为驱动模块的电路原理图；

图3为电源模块的电路原理图；

图4为稳压模块的电路原理图；

图5为热电偶检测电路的原理图；

图6为水位检测电路的原理图；

图7为风门检测电路的原理图；

图8为速度检测电路的原理图；

图9为传感器检测电路的原理图；

图10为蜂鸣器驱动电路的原理图；

图11为显示屏按键接口电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

一种生物质颗粒炉控制系统，包括传感器电路、速度检测电路、水位检测电路、风门检测电路和热电偶检测电路，上述各电路分别用于检测颗粒炉的工作状态；cpu，用于接收并处理上述各电路的输入信号；驱动模块，用于接收cpu的命令驱动颗粒炉工作；电源模块，用于为上述各模块提供稳定的电压；所述驱动模块包括可控硅触发隔离电路、可控硅高压驱动电路和继电器驱动电路，可控硅触发隔离电路的输入端连接cpu的输出端，可控硅触发隔离电路的输出端分别连接可控硅高压驱动电路和继电器驱动电路的输入端，可控硅触发隔离电路用于将cpu输出的+5v电压转换成+12v，可控硅高压驱动电路和继电器驱动电路的输出端连接至颗粒炉的各执行部件。

如图1所示，为cpu部分的电路原理图，cpu为单片机，采用stc15系列，具体为stc15w4k60s4-lqfp64，该单片机为增强型8051cpu，1t单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051，内部高精度r/c时钟，±1％温飘，共8通道10位高速adc，速度可达30万次/秒，isp(在系统可编程)/iap(在应用可编程)，先进的指令集结构，兼容普通8051指令集，有硬件乘法/除法指令，可靠性高等特点。单片机的输入端连接各信号检测电路，将采集的数据与用户设定参数和内部参数综合运行，从而控制设备的稳定运行。

如图5所示，为热电偶检测电路的原理图，热电偶检测电路用于检测燃烧火焰的温度，热电偶检测电路包括接线端子p7和温度处理器max6675，热电偶连接至接线端子p7上，接线端子p7与温度处理器max6675连接，温度处理器max6675分别通过电阻r37、r38、r39与cpu相连。

如图6所示，为水位检测电路的原理图，水位检测电路包括水位检测传感器、接线端子p8和外围电路，接线端子p8有4个端口，前3个端口分别连接至水位检测传感器和外围电路之间，端口4接+12v，连接在端口1的外围电路包括电阻r40、r41、r42，电容c24、c33和三极管q2，接线端子的输出口连接电阻r40，电阻r40的另一端一路连接至三极管q2的基极，另一路分别经电容c24和电阻r41接地，三极管q2的集电极接地，三极管q2的发射极一路经电阻r42连接cpu，另一路通过电容c33接地；连接至p8端口2、3的外围电路与端口1的外围电路相同，用于检测3个水位检测传感器采集的水位信号。

如图7所示，为风门驱动电路的原理图，风门驱动电路用于调节燃烧室进气口的进气量，风门驱动电路包括接线端子p11，接线端子p11的端口1接+5v，端口2与cpu相连，端口3接地，端口2的又与位于进气口处的调节阀相连，调节阀根据cpu的命令调节燃烧室的进气量。

如图8所示，为速度检测电路的原理图，速度检测电路采用霍尔传感器检测下料电机的转速，并且霍尔传感器通过接线端子p6与cpu相连，将采集的传感器信号传递至cpu。

如图9所示，为传感器检测电路的原理图，共有5路传感器检测电路，传感器检测电路包括接线端子、电阻r4、电阻r13和电容c12，接线端子的输出口1一路经电阻r4接地，另一路经电阻r13、电容c12接地，接线端子的输出口2连接至cpu；5路传感器检测电路的接线端子p1、p2、p3、p4、p5分别连接至水温检测传感器、料温检测传感器、室温检测传感器、水压检测传感器和室压检测传感器。

本实施例中，所述传感器电路、速度检测电路、水位检测电路、风门检测电路和热电偶检测电路分别用于检测生物质颗粒炉的输入端水位、水温、炉温、室温、电机转速、缺料检测等信号并通过电路传递给单片机，单片机将采集的数据与用户设定参数和内部参数综合运行，从而控制设备的稳定运行。

本实施例中，单片机通过驱动模块驱动马达工作，所述驱动模块包括可控硅触发隔离电路、可控硅高压驱动电路和继电器驱动电路，可控硅触发隔离电路的输入端连接cpu的输出端，可控硅触发隔离电路的输出端分别连接可控硅高压驱动电路和继电器驱动电路的输入端，可控硅触发隔离电路用于将cpu输出的+5v电压转换成+12v，可控硅高压驱动电路和继电器驱动电路的输出端连接至颗粒炉的各执行部件。

如图2所示，为驱动模块的电路原理图，所述驱动模块包括可控硅触发隔离电路、可控硅高压驱动电路和继电器驱动电路，可控硅触发隔离电路的输入端连接cpu的输出端，可控硅触发隔离电路的输出端分别连接可控硅高压驱动电路和继电器驱动电路的输入端，可控硅触发隔离电路用于将cpu输出的+5v电压转换成+12v，可控硅高压驱动电路和继电器驱动电路的输出端连接至颗粒炉的各执行部件。所述可控硅隔离电路包括芯片uln2003a，uln2003a的输入端分别经过电阻连接至cpu的输出端，可控硅高压驱动电路包括光耦和可控硅开关，光耦的输入连接uln2003a的输出，光耦的输出连接至可控硅开关的输入，可控硅开关的输出连接至接线端，继电器驱动电路包括继电器，继电器线圈连接至uln2003a的输出，继电器开关连接至接线端，接线端连接至颗粒炉的各执行部件。

本实施例中，分别有4路可控硅高压驱动电路和2路继电器驱动电路，4路可控硅高压驱动电路的接线端分别连接下料电机、热风机、排烟机和鼓风机，2路继电器驱动电路的接线端分别连接循环泵电机、点火棒。

本实施中，电源模块的电源芯片采用tinyswitch-iii系列，tinyswitch-iii结合了高电压功率mosfet开关同在一个设备的电源控制器，不同于传统的pwm(脉宽调制)控制器，它使用简单on/off控制来调节输出电压。该控制器包括一个振荡器、使能电路(检测及逻辑)、限流状态机、5.85v稳压器、旁路/多功能引脚欠压过压电路、选择电路的电流限制、过温保护、电流限制电路，前沿消隐，和700v权力mosfet.tinyswitch-iii额外的电路的集成线下压感、自动重新启动、自适应开关周期导通时间延长，频率抖动。轻松满足所有通用能源efficiency法规：无负载无偏置<150mw伏265缠绕，<50mw绕组偏置·开/关控制提供恒定efficiency下降到–理想的极轻负载时强制cec法规和1w电脑待机的要求。

如图3所示，为电源模块的电路原理图，所述电源模块包括电源芯片tny277pn、过零检测电路和整流电路，整流电路的输入端接220v电压，220v电压的正负极之间连接有电容ch1，并且220v电压的正负极分别通过二极管dh4、dh3连接至过零检测电路，所述过零检测电路包括光耦uh1和变压器lh1，二极管dh4、dh3并联以后通过电阻rh1连接至光耦uh1的输入端，光耦uh1的输出端连接至cpu，并联后的dh4、dh3又经过二极管dh5连接至变压器lh1的原边，变压器lh1的副边接地；变压器lh1的原边经电阻rh3、rh4连接至电源芯片tny277pn的使能端，电源芯片tny277pn的基准电压端bp连接为其提供内部基准电压的电容ch5，电源芯片tny277pn的使能端连接至光耦uh3，光耦uh3的输出端一路经电阻rh8接12v电压，另一路经电阻rh7分别连接至电容ch6和二极管t431，二极管t431的负极接地，电容ch6的另一端经电阻rh6接12v电压，电容ch6另一端经电阻rh5接地；电源芯片tny227pn的输出端连接变压器th1的原边，变压器th1的副边触点6一路连接二极管dh3，另一路连接串联的电阻rh9和电容ch9，此两路合并后经电感l1连接+12v电压，变压器th1的副边触点5一路经电容ch11接+12v电压，另一路经电容ch10、电感l1接+12v电压。

过零检测电路可以高精度的控制风机的无极调速，使得风机运行平稳、噪声低。

为了给控制系统中不同的电子元件供电，还包括稳压模块，如图4所示，稳压模块包括第一稳压器7805和第二稳压器ams1117，7805的输入端接+12v电压，输出端输出+5v，并且7805的输出端连接至ams1117的输入端，ams1117的输出端输出+3.3v电压，并且7805的输出端分别经电容c6、c7接地，ams1117的输出端分别经电容c5、c8接地。

本实施例中，还包括蜂鸣器驱动电路，如图10所示，为蜂鸣器驱动电路的原理图，包括电阻r8、r10、三极管q1和蜂鸣器ls1，cpu与蜂鸣器驱动电路相连，如图所示，其接口alarm一路通过电阻r8连接至蜂鸣器ls1，另一路通过电阻r10连接至三极管q1的基极，三极管q1的集电极接地，发射极连接至蜂鸣器ls1的另一端口。当状态检测电路检测到料位、水位、水温、室温、炉温超过设定阈值时，cpu通过蜂鸣器驱动电路驱动蜂鸣器报警。

如图11所示，为显示屏按键接口电路，包括接线端子p9，接线端子p9连接在cpu和显示屏之间，用于显示设备的运行状态。本实施例中，显示屏选用128*64大分辨率人机界面液晶屏，性价比极高，能充分显示设备的运行状态，并以窗口形式推送相关信息。

以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。