PDF《中小型养猪场风机调速系统》

第! 卷 第 #期 ! $ $ #年 #月 农业工程学报%&

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: ! $ $ # 中小型养猪场风机调速系统 杨冬平;

孟超英<

= 中国农业大学信息与电气工程学院;

北京 $ $ $ >

? @ 摘要A为了适应中小型养猪场环境控制的需要;

该文介绍了一种新型的单相风机调速控制系统B该系统使用单片机来控制单相交流通风 机;

通过改变风机的供给功率;

达到调速C 控制通风的目的;

且结构简单;

成本低廉;

实际应用效率较高B 关键词A单片机D风机调速D可控硅调功 中图分类号A% 9? $

7 ! 文献标识码AE 文章编号A $ $ ! F G >

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H F $ ? 杨冬平;

孟超英7 中小型养猪场风机调速系统J K L

7 农业工程学报;

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* + @ 收稿日期A ! $ $ I F F ! 修订日期A ! $ $ # F $ I F ! # 作者简介A 杨冬平;

北京市清华东路 Y号 中国农业大学 ? $ I信箱;

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? 通讯作者A 孟超英;

教授;

北京市清华东路 Y号 中国农业大学 G ! 信箱;

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? Z 引言随着市场经济的不断发展;

养猪业在中国已得到了迅速的 发展;

并已形成了一个集约化养殖的产业B但是;

中国的养猪生 产水平与发达国家相比还有一定差距B造成这些差距的原因很 多;

猪场环境差是重要的原因B环境条件差不仅容易使家畜患 病;

而且降低其饲料利用率;

延长生长时间;

增加生产成本B在众 多的环境因素中;

最主要的因素就是温度和湿度B以仔猪为例;

初生仔猪最适宜的环境温度为 ? $ [? ! ;

临界温度 ? # ;

随着 日龄的增长;

环境温度逐步下降= 见表 @ B 合适的环境温度;

不仅 与日龄有关;

而且与猪的体重C 健康状况和饲养密度有关B因此 在实际生产中;

要根据猪场情况进行调整;

尽量为猪提供较为适 宜的环境条件B 表]不同阶段仔猪的适宜温度 % '

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? [G $ ! ! [! # 目前;

中国许多中小型养猪场都是通过自然通风以及人工 加湿的方法来控制温度和湿度;

条件好一些的养猪场利用风机 强制通风和加湿;

但也常用人为控制风机转速的方法来实现控 制温度和湿度的目的;

但人为控制方式只适合于低精度的调控B 需要寻求一种更好的调速方式B诚然;

变频调速是一种较好的方 式J L ;

利用频率连续可调的供电设备;

可以获得很大的调速范围;

具有很好的调速平滑性和足够的机械特性硬度B但成本高;

且需要比较复杂的控制系统B本文介绍了一种新的单片机3%>

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1 # 控制调速系统;

其内部的风机调速不是传统的改变频 率调速;

而是改变供给功率进行调速的方法;

它根据检测的环境 温度和湿度;

自动调节风机的功率和转速;

达到降温加湿的目的B从而提高了调控的精度;

并且节省人工;

降低能耗和成本B a 系统硬件组成 系统硬件组成如图 ;

整个控制电路由 3%>

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1 # J ! L 单片机 及其外围电路组成B外围电路主要是由数据采集电路C 键盘显示 电路C 同步过零脉冲产生电路C 驱动输出电路等组成B 图 系统框图 b , O

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R 本系统的总体目标是实现室内温度和湿度的自动控制;

即A 通过传感器采集室内的环境状态;

并将数据送入单片机;

然后单 片机根据现有的环境条件判断是保持原来的状态;

还是调整风 机速度进行降温加湿;

并确定风扇速度的大小;

只要系统不停的 重复上述工作就能自动调节环境D 同时本系统具有良好的人机 交互性;

能够通过键盘及显示器比较方便地进行温度等环境条 件的设定B c 调速原理 众所周知;

交流电机的转速会随着外部供给功率的变化而 产生相应的变化;

在一定的时间内改变电机的供给功率将使电 机的速度跟着改变;

因此;

只要从宏观上调节电机的供给功率就 可 达到调速的目的B如果采用一定的电路;

在一个整周期波形 中;

去掉其中的半个周期分;

如图 !中的阴影部分所示;

在一个 周期的范围内;

将只有半个周期的交流电通过电机;

用这种波来 控制电机运转;

可以使电机的实际功率下降为原来的二分之一B 推而广之;

假设我们以 d 个半波为一组;

用同样的方法砍掉其中 e个半波;

电机的实际功率就变成了最大功率的 e'

d;

用新得到 的波去控制电机运转;

可使电机的转速下降为原来的 e'

dJ ? L B 图!调速原理 b , O

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+ , - ( g 硬件电路 硬件电路主要包括控制驱动电路C 过零脉冲产生电路C 数据 采集电路等B h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h H >

万方数据 ! # 控制驱动电路 在电机的主电路中安装电子开关$ 电子开关的导通与截止 由单片机输出的方波控制$ 从而达到控制电机供给功率的目的$ 进而控制电机转速%输入输出及控制波形如图 &

所示'

( ) $ 中间为 单片机输出控制方波% 图&

输入* 输出及控制波形 + , - &

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为了达到所要求的控制目的$ 采用 ?@A B >

C D单片机作为控 制>

EF$ 它内部集成了 (G HI 的 ? 结论此种单片机控制的风机调速系统# 控制电路简单# 系统成本 低# 在中小型养猪场的应用中# 由于是单片机自动控制# 根据环境 实时调整风机功率# 甚至关闭风机# 降低系统能耗'

根据客户反 映# 系统应用两年多来# 平均能耗成本降低 @

0 A# 仔猪的成活率 也提高了近 B

0 A'

此外'

在不同时期# 不同条件下能够按照用户 要求设定温度# 并且能够自动将环境控制在用户设定的条件下# 不仅降低了人的劳动强度# 而且对于提高生产效率上有重要的 实际意义'

) 参考文献+ ) B + 李智# 曾洁# 王兆明 CD E FG

0 H G单片机控制的交流电机调速 控制系统) I + 电子科技大学学报# B H H J # K G L M B FN ) @ + 李朝清 单片机原理及接口技术) C+ 北京M 北京航天航空大学出版 社# B H H H M @ *

0 F@ * @ ) N + 陈跃 单片机控制的新........