電加熱式烤包器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、電加熱式烤包器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 學(xué) 校：_ 青島黃海學(xué)院_ 參賽隊(duì)員：劉海朦、薄圣偉、吳加鳳、張仲勛、張光緒 指導(dǎo)老師： _陳玉杰、劉培學(xué)_ _ 日 期：_ 2013年07月 _ 目 錄第一章 設(shè)計(jì)目的及內(nèi)容31.1設(shè)計(jì)的背景31.2設(shè)計(jì)的意義3第二章 總體設(shè)計(jì)及總體電路52.1 系統(tǒng)組成52.2 控制模塊52.3 加熱模塊6第三章單元電路設(shè)計(jì)及程序設(shè)計(jì)73.1單片機(jī)小系統(tǒng)電路73.2溫度報(bào)警電路73.3 A/D轉(zhuǎn)換電路83.4 信號(hào)放大電路93.5 程序流程圖10第四章 結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn) 114.1 系統(tǒng)操作描述 114.2測(cè)試顯示114.3 實(shí)物說(shuō)明124.4作品創(chuàng)新點(diǎn)13參考文獻(xiàn)14 第一章 設(shè)計(jì)

2、目的及內(nèi)容1.1設(shè)計(jì)的背景隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，新型鋼包加熱器的研制已越來(lái)越受到重視。鋼包烘烤的時(shí)間長(zhǎng)短、 能耗高低會(huì)直接影響生產(chǎn)運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益，鋼包烘烤溫度越均勻，越能延長(zhǎng)鋼包使用壽命。因此，許多企業(yè)對(duì)具有高效、低耗、加熱快和加熱均勻性高的烤包器有極大的需求。國(guó)內(nèi)外雖已有傳統(tǒng)煤氣烤包器，蓄熱式烤包器，蓄熱式空間燃燒烤包器等烤包器，但存在熱轉(zhuǎn)換效率低、污染環(huán)境、能源來(lái)源不便、加熱不均等缺點(diǎn)，已不滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。針對(duì)市場(chǎng)上對(duì)鋼包加熱器的技能需求，我們制作了與傳統(tǒng)烤包器相比更具優(yōu)點(diǎn)的電加熱式烤包器，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)尚屬空白。1.2設(shè)計(jì)的意義根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，很多企業(yè)對(duì)電加熱式烤包器及其自動(dòng)控制裝置有極大的

3、需求，原因如下：1、電加熱式烤包器，能源來(lái)源于電，相對(duì)于煤氣、天然氣、液化石油氣、柴油等加熱方式，電能取之方便，便于使用。而且采用煤氣、天然氣加熱，需要鋪設(shè)輸送管道，增加了生產(chǎn)成本。2、電加熱式烤包器，能量轉(zhuǎn)化效率高，無(wú)污染，真正實(shí)現(xiàn)高效、低耗。而氣體、柴油燃燒的方式加熱，熱能利用率低，并且尾氣直接排放，環(huán)境污染嚴(yán)重。此項(xiàng)目的研究，對(duì)于建設(shè)低碳、降耗、節(jié)約型企業(yè)非常有意義。3、電加熱式烤包器，包內(nèi)溫度加熱均勻，提高了烘烤質(zhì)量，并且延長(zhǎng)了鋼包壽命。而氣體、柴油燃燒的方式加熱，高溫?zé)煔庠诎鼉?nèi)紊亂不夠，造成包內(nèi)溫度不均勻，烘烤質(zhì)量差，甚至?xí)霈F(xiàn)鋼包底部溫度偏低，導(dǎo)致鋼包水口堵死，造成開(kāi)澆不暢或澆不出

4、去的現(xiàn)象，致使鋼水被迫回爐。4、電加熱式烤包器配有自動(dòng)控制系統(tǒng)，能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況自由設(shè)置要達(dá)到的溫度值，內(nèi)置4個(gè)熱電偶溫度傳感器，溫度監(jiān)測(cè)精度高。5、電加熱式烤包器控制裝置，成本低，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，便于操作和維護(hù)。此項(xiàng)目是針對(duì)中小規(guī)模鋼鐵企業(yè)而研究的，地域應(yīng)用范圍廣，對(duì)于建設(shè)綠色、環(huán)保社會(huì)，走可持續(xù)發(fā)展道路，具有積極意義。第二章 總體設(shè)計(jì)及總體電路2.1 系統(tǒng)組成電加熱式烤包器主要由單片機(jī)進(jìn)行整體控制，該系統(tǒng)由兩大模塊組成，為控制模塊和加熱模塊。整體控制框圖如圖2-1所示。LED燈LCD液晶顯示手持遙控 繼電器LM324信號(hào)放大單片機(jī) 熱電偶PCF8591AD轉(zhuǎn)換電機(jī)控制圖 2-1 整體控

5、制框圖2.2 控制模塊控制模塊主要由無(wú)線通信、單片機(jī)小系統(tǒng)、按鍵、指示燈、A/D轉(zhuǎn)換、報(bào)警電路、信號(hào)放大電路、手持設(shè)備等組成?？刂颇K電路如圖2-2所示。圖 2-2 控制模塊電路圖2.3 加熱模塊加熱模塊主要由玻璃棉、電阻絲、云母片等材料組成。玻璃棉具有成型好、體積密度小、熱導(dǎo)率彽、保溫絕熱、吸音性能好、耐腐蝕、化學(xué)性能穩(wěn)定等特征，可用來(lái)實(shí)現(xiàn)隔熱功能。電阻絲的功率能達(dá)到5000W，云母片能耐1000度的高溫。運(yùn)用這些材料設(shè)計(jì)，通過(guò)按鍵進(jìn)行加熱，溫度能達(dá)到900多度。溫度通過(guò)熱電偶來(lái)采集。第三章單元電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)小系統(tǒng)電路 單片機(jī)小系統(tǒng)主要由晶振電路、復(fù)位電路和電源電路組成。單片機(jī)小系統(tǒng)電

6、路如圖3-1所示。圖3-1 單片機(jī)小系統(tǒng)3.2溫度報(bào)警電路 溫度報(bào)警電路主要由喇叭、三極管等元件構(gòu)成。其中報(bào)警電路我們使用了一個(gè)NPN的三極管來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。如圖3-2所示。圖3-2 溫度報(bào)警電路3.3 A/D轉(zhuǎn)換電路 A/D轉(zhuǎn)換電路由PCF8591、電容等元件構(gòu)成。A/D轉(zhuǎn)換電路如圖3-3所示。圖 3-3 A/D轉(zhuǎn)換電路3.4 信號(hào)放大電路 熱電偶采集的溫度信息要經(jīng)LM324進(jìn)行放大，信號(hào)放大電路如圖3-4所示。圖 3-4 LM324信號(hào)放大電路3.5 程序流程圖開(kāi)始初始化系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)入主循環(huán)按鍵掃描是否有鍵按下否是設(shè)定溫度并加熱否是否達(dá)到設(shè)定溫度是斷開(kāi)繼電器，LED燈點(diǎn)亮結(jié)束圖3-5 程序流程圖

7、第四章 結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)4.1 系統(tǒng)操作描述通過(guò)按鍵可控制加熱、暫停、溫度值設(shè)置以及烤包器的升降。進(jìn)行功能操作的同時(shí)相應(yīng)的指示燈會(huì)點(diǎn)亮。12864液晶屏進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示4點(diǎn)溫度值及設(shè)定溫度值。設(shè)定溫度值后，按下加熱鍵進(jìn)行加熱，到達(dá)設(shè)定的溫度后，蜂鳴器自動(dòng)報(bào)警，按鍵終止加熱。每次設(shè)定的溫度都會(huì)被存入24C02中，待下次上電后會(huì)顯示。加熱完之后，我們會(huì)經(jīng)過(guò)按鍵控制烤包器的升降。手持設(shè)備也有控制器上的全部功能。4.2測(cè)試顯示 測(cè)試步驟： 1、系統(tǒng)上電 2、觀察系統(tǒng)初始顯示 3、設(shè)置溫度值，按鍵操作 ，觀察系統(tǒng)顯示 4、達(dá)到設(shè)定溫度，控制烤包器升 5、待下次使用，控制烤包器降圖4-1 系統(tǒng)加熱狀態(tài)圖4.3 實(shí)物說(shuō)明 實(shí)物圖片如圖4-2 所示。 圖4-2 整體實(shí)物圖片4.4作品創(chuàng)新點(diǎn)該作品具有以下創(chuàng)新點(diǎn)： 1、采用電加熱的方式及具有內(nèi)膽結(jié)構(gòu)的烤包器。解 決煤氣加熱、燃?xì)饧訜岬确绞綆?lái)的弊端，無(wú)污染、成本低，同時(shí)達(dá) 到了使用壽命長(zhǎng)、最大程度的節(jié)約電能的目的。 2、本產(chǎn)品使用的耐火材料在高溫環(huán)境下仍具有可靠的支 撐作用和體積穩(wěn)定性。 3、可實(shí)現(xiàn)溫度控制自動(dòng)化和烤包器自動(dòng)升降系統(tǒng)。 4、包內(nèi)設(shè)置多個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，提高溫度控制的精確性。參考文獻(xiàn)【1】 邵貝貝.單片機(jī)認(rèn)識(shí)與實(shí)踐【M】.北京?！?】 張曉麗 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 機(jī)械工業(yè)出版社。 【3