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          基于單片機設(shè)計的智能定硫儀

          作者: 時間:2014-01-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            系統(tǒng)由和測硫儀主機組成,包括電子天平、自動送樣機構(gòu)、高溫裂解爐、滴定測硫系統(tǒng)、顯示打印等部件。先由電子天平測得樣品的質(zhì)量,并通過送入系統(tǒng),然后送樣機構(gòu)自動將樣品送入高溫爐。在系統(tǒng)的控制下,給樣品加熱,在1150℃最佳溫度下樣品被氧化,其中硫成份完全轉(zhuǎn)化為SO2,反應(yīng)中生成的氣體導(dǎo)入滴定系統(tǒng),通過與標樣的參數(shù)對比而得到試樣中的含硫量,送顯示和打印,并可通過與PC機連接,以便長期保存數(shù)據(jù)和進一步處理,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本組成如圖1所示。

          2.1單片機
            本系統(tǒng)采用華邦公司的W77E58作中央處理器。利用其2個串行口,通過接口同時與電子天平和PC機通訊,3個定時器T0、T1、T2分別作為時間中斷、波特率發(fā)生器使用,4個I/O口實現(xiàn)監(jiān)控測量功能。
          2.2鍵盤和顯示
            采用單片機W77E58的P1口控制ZLG7290,實現(xiàn) 鍵盤顯示管理。ZLG7290是廣州周立功發(fā)展有限公司設(shè)計的鍵盤及LED驅(qū)動器,該芯片可直接驅(qū)動8位共陰數(shù)碼管或64只獨立LED和64個按鍵,通過I2C串行接口,方便地與處理器相連;因其獨特的性能在儀器儀表中得到廣泛的應(yīng)用。
          2.3A/D轉(zhuǎn)換器
            采用12位串行A/D轉(zhuǎn)換器芯片TLC2543。該芯片具有8路輸入,各路分別可連接到各測量點上,通過較少的口線直接與單片機相連,且易于光電隔離。
          2.4溫度測控系統(tǒng)
            通過實驗和查閱有關(guān)資料,確定溫度在1150℃時,樣品中的硫能夠得到充分釋放,并和氧氣很好地結(jié)合成SO2,因而對高溫裂解爐的溫度控制是至關(guān)重要的。溫度測控系統(tǒng)由溫度采集和控制兩部分組成,其框圖如圖2所示。

            在整個控溫中,力求升溫速度快,控溫準確,因而本系統(tǒng)采用模糊控制加PID調(diào)節(jié)的復(fù)合控制法。實施方案是在溫差較大時實行模糊控制,在接近控溫點時采用PID實現(xiàn)微控。通過控制電爐絲所受電壓的占空比來控制溫度。
          2.5滴定測控系統(tǒng)
            滴定測控系統(tǒng)是本系統(tǒng)的核心,其結(jié)構(gòu)見圖3。

            


            由電子天平可測得標樣和試樣的質(zhì)量,用上述方法測得KOH的各自用量,而標樣的已知,從而可得到試樣的。
          2.6送樣機構(gòu)
            由單片機控制電機的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)送樣和出樣控制,由霍爾傳感器和磁鋼測量進料位置。
          2.7排廢和進液系統(tǒng)
            每次測量結(jié)束,由單片機控制排廢閥打開,使反應(yīng)杯中的廢液排出。
            在進行新的測量之前,由單片機控制進液閥打開,使水和pH試劑的混合液體流入反應(yīng)杯,在壓力傳感器測得重量達到后,關(guān)閉進液閥,停止進液。?   本系統(tǒng)軟件包括測量、控制、通訊等部分,每部分的程序皆采用模塊化結(jié)構(gòu)。
            主程序包括送樣機構(gòu)的控制、進液控制、滴定控制、排廢控制、溫控參數(shù)計算和顯示打印處理等,通訊中斷負責(zé)與電子天平和上位機的通訊;定時中斷負責(zé)控制晶閘管的導(dǎo)通和截止之間的時間占空比來,以此達到控溫的目的。其軟件流程圖如圖4所示。

          4.1看門狗電路
            采用W77E58的片內(nèi)看門狗。
          4.2光電隔離
            由于本系統(tǒng)集控制與測量于一體,大功率的控制對象(高溫裂解爐等)有可能引起電網(wǎng)或系統(tǒng)地的電平波動,從而造成系統(tǒng)癱瘓,因而采用了光電隔離技術(shù),再加上如A/D等串行芯片的運用,實現(xiàn)了模擬/數(shù)字的隔離。
          4.3軟件中的抗干擾技術(shù)
            考慮控溫的過零觸發(fā),減少電網(wǎng)的波動。設(shè)置復(fù)位陷阱等?! ”疚膶χ悄?a class="contentlabel" href="http://cafeforensic.com/news/listbylabel/label/定硫儀">定硫儀的硬件設(shè)計及軟件設(shè)計進行了介紹,在實際應(yīng)用中,與傳統(tǒng)的定硫裝置相比,具有速度快,自動化程度高,計算精確等優(yōu)點。

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