基于單片機的沼氣反應器溫控系統(tǒng)研究.pdf

1、農村能源是農村經濟、社會、環(huán)境持續(xù)發(fā)展、農民生活質量提高的物質基礎。發(fā)展沼氣能源是解決目前農村能源的最好途徑。然而目前沼氣發(fā)酵過程存在諸多亟待解決的問題，其中反應器溫度的不穩(wěn)定性就是需要解決的一個重要因素。目前國內大多采用常溫發(fā)酵工藝，該工藝方法受到環(huán)境因素的制約，在有些季節(jié)甚至會停止產氣。所以為沼氣發(fā)酵提供一個理想的溫度環(huán)境是目前沼氣發(fā)酵中急待解決的問題。目前利用太陽能對反應器進行加熱的方法比較理想，然而該工藝也同樣受環(huán)境因素的制約，

2、不能完全提供發(fā)酵過程的理想溫度環(huán)境。本課題從該問題點出發(fā)，設計基于單片機的溫控方案作為太陽能加熱的輔助裝置，實現(xiàn)反應器的理想加熱環(huán)境。 該課題首先分析了系統(tǒng)的設計要求和技術指標，確定系統(tǒng)的總體方案。然后考慮經濟性能及體積因素，深入研究和選擇了各種芯片和元器件，完成了以AT89C51單片機為控制核心，由溫度采集模塊、按鍵輸入模塊、液晶顯示模塊、控制輸出模塊、執(zhí)行機構、RS232總線通訊模塊等硬件電路的設計，該設計能夠實現(xiàn)溫度的實時

3、檢測、顯示和控制輸出，并具有和上位機通訊，多點組網等功能。其次在軟件程序設計上，深入研究了單片機C語言的設計和使用，通過使用Keil C51進行編譯調試。另外，系統(tǒng)根據溫度具有非線性、時變性、大滯后等特性，采用控制精度高、調節(jié)時間短的模糊PID控制算法，并利用MATLAB進行了動態(tài)建模仿真和分析。最后利用仿真軟件Proteus和Keil聯(lián)合進行仿真，通過仿真平臺可以對實測溫度和設定溫度進行顯示輸出，同時系統(tǒng)可通過液晶顯示器進行時鐘的顯示

4、輸出。仿真過程中，可通過設定值和實測的溫度值的比較來控制光耦繼電器的吸合狀態(tài)，當實測溫度高于設定溫度值時，繼電器不吸合，此時電機不運轉，當測試溫度低于設定值時，繼電器吸合，驅動電機運轉，對反應器進行升溫作業(yè)。 該溫控設計方案具有電路結構簡單，自動化程度高，控制能力強等特點。通過仿真試驗，該方案可作為太陽能加熱的輔助設計來對沼氣反應器進行加熱作業(yè)，可以對沼氣反應器提供理想溫度環(huán)境，解決沼氣發(fā)酵溫度不穩(wěn)定的影響因素，提高沼氣的產氣效