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[摘 要]本文结合自家的抽水系统，介绍一种单片机控制智能抽水系统。
[关键词]智能抽水系统 单片机控制
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0186-01
水是人类必不可少的生活资源，目前很多农村还没有普及自来水，村民大多自己打井取水，自给自足。目前农村用自来水系统一般用无塔变频供水设备，成本很高，動辄几万，一般农村家庭难以承受，维护也麻烦。另外就是在楼顶建小型水塔，利用自然压力提供自来水，这种方法占地面积大，建造麻烦。
本文介绍一种简单实用的智能供水系统，无需水塔，智能控制，简单实用。具有投资少，易安装，耗电少，安全可靠，自动化程度高等优点。特别适用用于城市水压偏低的家庭二次增压，以及无自来水的农村家庭实现用水自动化。有效提高农村的生活水平，缩短城乡差别。也适用于宾馆，园林，养殖场等商业场所。
系统示意图如图1所示：分4个大模块，
1 压力、流量以及缺水检测电路 2 单片机控制电路
3 过载保护电路 4电机驱动电路
系统原理：利用串联在水管的流量传感器和装在水管侧面的水压传感器可以判断出水管内的水流与水压的具体情况.当水压低于一定标准时，启动抽水机使水压达到标准值，如果当前的流量足够大，也启动抽水电机，从而保证水管内的水压在一定范围内保持恒定.与水厂的自来水功能相当.
系统优点：无需水塔，即抽即用，费用极低，只需基本的电费，按目前的价格大约只需0.2元每吨水.整套设备价格也很低，千元以内，普通农村家庭都能承受.
设计要点： 1、由于电机存在着卡死等异常情况，并且电流比较大，同时农村电网电压波动比较大，因而必须要有过流，过压，低压保护电路。
2、农村水井有时会存在干枯的情况，必须要有缺水检测装置，防止电机一直干抽。
3、要有止水装置，防止停机的时候高处的水向下回流。
4、要在软件上加入施密特抗干扰措施，防止电机频繁启动。
1、过流过压保护电路：（1）采用西安横山电子的简易型电压互感器，采集输入电压，型号是：HPT304-V，一旦超过250V则自动切断系统。当电压过低时，也会造成电机过热，因此，电压低于150V也同样切断电机 。（2）同样用西安横山电子的简易型空心电流互感器，采集电机的总电流，型号是：HCT215-A，一旦过载超过10秒即切断电机，（注意：电机的启动电流一般比较大，具体视电机而定）。电压互感器信号与电流互感器输出的模拟信号经过AD转换，再经过单片机处理，作为过载的判断依据。
2、缺水检测电路：在进水口和过电机之后的出水口分别放一个探针，当水管充满水时，由于水存在杂质等电离物，相当于一个电阻一样，VCC经过水的传导，在Q4基极加入一个正向信号，Q4导通，缺水输出端输出低电平。当两者之间水路断开，Q4基极信号消失，Q4截止，缺水输出端输出高电平。此时启动抽水机一定时间之后进行再次探测，如果仍然是高电平则可判断为缺水，没有水进入进水口，必须断开电机，点亮缺水故障灯。也可加入液晶显示屏，用文字显示故障原因。
3、电机驱动电路：采用小型继电器控制可控硅的方式，弱电控制板与强电控制部分彻底隔离，安全可靠（主要考虑有水意外溢出时的安全性）。采用交流过零点时刻开通或关断可控硅。由于可控硅工作于全开或全关的方式，没有斩波方式的尖峰脉冲，这样可以有效的保护电机，延长电机的寿命。图中R6为下拉电阻，单片机上电瞬间IO口输出为高电平，接上该电阻能有效防止上电瞬间电机误动作。至于过零检测电路，网上很多，读者可以上网搜索合适自己的电路。
4、水压检测电路：采用市场上通用的开关型压力传感器，当水压达到2.5KG压力时，压力传感器开关断开。当低于1.6KG压力时，压力传感器开关闭合。当压力传感器断开时，关断电机，当压力传感器闭合时，证明水压低，此时启动电机抽水增压。
5、流量检测电路：流量传感器采用佛山怡发塑料有限公司的YL-21型。最大流量达：10L/分钟，可以满足一般家庭使用（当用水量较大时，可以增加一根旁路水管跟流量传感器并联，可有效增大出水量，但此时的流量只是个参考量）。传感器输出的是脉冲信号，通过统计单位时间内脉冲的数目，即可根据公式计算出相应的流量大小（F=8.1Q-3 ，Q为流量，单位是：L/MIN）。当流量超过5L/分钟时，全速启动抽水电机，以维持水管的水压。
6、抽水电机：目前市场上的抽水电机扬程一般可达40-80米，适用于7层以下的楼层。如果楼层过高或地势过高，必须采用中继或其他方式增加扬程。抽水电机也可以用潜水泵来代替。用户可根据自身的特点选用不同的抽水机， 如果电机的功率过大，可以换更大功率的可控硅，同时加大可控硅的散热面积。
7、程序控制：该系统硬件电路比较简单，主要是通过软件来识别干扰，进行人性化控制。使水管内水压保持恒压。当龙头关闭的瞬间，电机关闭，由于高度落差，高处的水会瞬间回流，水压不小。流量传感器扇叶会反向转动，这时必须通过程序判断，滤除该错误信号，防止电机反复启动。同时在水井的进水端以及电机的出水方都要加上止水阀，水流只能正向流动，反向流动则推动阀门关闭管道，防止回水现象。
[关键词]智能抽水系统 单片机控制
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0186-01
水是人类必不可少的生活资源，目前很多农村还没有普及自来水，村民大多自己打井取水，自给自足。目前农村用自来水系统一般用无塔变频供水设备，成本很高，動辄几万，一般农村家庭难以承受，维护也麻烦。另外就是在楼顶建小型水塔，利用自然压力提供自来水，这种方法占地面积大，建造麻烦。
本文介绍一种简单实用的智能供水系统，无需水塔，智能控制，简单实用。具有投资少，易安装，耗电少，安全可靠，自动化程度高等优点。特别适用用于城市水压偏低的家庭二次增压，以及无自来水的农村家庭实现用水自动化。有效提高农村的生活水平，缩短城乡差别。也适用于宾馆，园林，养殖场等商业场所。
系统示意图如图1所示：分4个大模块，
1 压力、流量以及缺水检测电路 2 单片机控制电路
3 过载保护电路 4电机驱动电路
系统原理：利用串联在水管的流量传感器和装在水管侧面的水压传感器可以判断出水管内的水流与水压的具体情况.当水压低于一定标准时，启动抽水机使水压达到标准值，如果当前的流量足够大，也启动抽水电机，从而保证水管内的水压在一定范围内保持恒定.与水厂的自来水功能相当.
系统优点：无需水塔，即抽即用，费用极低，只需基本的电费，按目前的价格大约只需0.2元每吨水.整套设备价格也很低，千元以内，普通农村家庭都能承受.
设计要点： 1、由于电机存在着卡死等异常情况，并且电流比较大，同时农村电网电压波动比较大，因而必须要有过流，过压，低压保护电路。
2、农村水井有时会存在干枯的情况，必须要有缺水检测装置，防止电机一直干抽。
3、要有止水装置，防止停机的时候高处的水向下回流。
4、要在软件上加入施密特抗干扰措施，防止电机频繁启动。
1、过流过压保护电路：（1）采用西安横山电子的简易型电压互感器，采集输入电压，型号是：HPT304-V，一旦超过250V则自动切断系统。当电压过低时，也会造成电机过热，因此，电压低于150V也同样切断电机 。（2）同样用西安横山电子的简易型空心电流互感器，采集电机的总电流，型号是：HCT215-A，一旦过载超过10秒即切断电机，（注意：电机的启动电流一般比较大，具体视电机而定）。电压互感器信号与电流互感器输出的模拟信号经过AD转换，再经过单片机处理，作为过载的判断依据。
2、缺水检测电路：在进水口和过电机之后的出水口分别放一个探针，当水管充满水时，由于水存在杂质等电离物，相当于一个电阻一样，VCC经过水的传导，在Q4基极加入一个正向信号，Q4导通，缺水输出端输出低电平。当两者之间水路断开，Q4基极信号消失，Q4截止，缺水输出端输出高电平。此时启动抽水机一定时间之后进行再次探测，如果仍然是高电平则可判断为缺水，没有水进入进水口，必须断开电机，点亮缺水故障灯。也可加入液晶显示屏，用文字显示故障原因。
3、电机驱动电路：采用小型继电器控制可控硅的方式，弱电控制板与强电控制部分彻底隔离，安全可靠（主要考虑有水意外溢出时的安全性）。采用交流过零点时刻开通或关断可控硅。由于可控硅工作于全开或全关的方式，没有斩波方式的尖峰脉冲，这样可以有效的保护电机，延长电机的寿命。图中R6为下拉电阻，单片机上电瞬间IO口输出为高电平，接上该电阻能有效防止上电瞬间电机误动作。至于过零检测电路，网上很多，读者可以上网搜索合适自己的电路。
4、水压检测电路：采用市场上通用的开关型压力传感器，当水压达到2.5KG压力时，压力传感器开关断开。当低于1.6KG压力时，压力传感器开关闭合。当压力传感器断开时，关断电机，当压力传感器闭合时，证明水压低，此时启动电机抽水增压。
5、流量检测电路：流量传感器采用佛山怡发塑料有限公司的YL-21型。最大流量达：10L/分钟，可以满足一般家庭使用（当用水量较大时，可以增加一根旁路水管跟流量传感器并联，可有效增大出水量，但此时的流量只是个参考量）。传感器输出的是脉冲信号，通过统计单位时间内脉冲的数目，即可根据公式计算出相应的流量大小（F=8.1Q-3 ，Q为流量，单位是：L/MIN）。当流量超过5L/分钟时，全速启动抽水电机，以维持水管的水压。
6、抽水电机：目前市场上的抽水电机扬程一般可达40-80米，适用于7层以下的楼层。如果楼层过高或地势过高，必须采用中继或其他方式增加扬程。抽水电机也可以用潜水泵来代替。用户可根据自身的特点选用不同的抽水机， 如果电机的功率过大，可以换更大功率的可控硅，同时加大可控硅的散热面积。
7、程序控制：该系统硬件电路比较简单，主要是通过软件来识别干扰，进行人性化控制。使水管内水压保持恒压。当龙头关闭的瞬间，电机关闭，由于高度落差，高处的水会瞬间回流，水压不小。流量传感器扇叶会反向转动，这时必须通过程序判断，滤除该错误信号，防止电机反复启动。同时在水井的进水端以及电机的出水方都要加上止水阀，水流只能正向流动，反向流动则推动阀门关闭管道，防止回水现象。