车载式水电解器控制系统的设计.doc

摘 要

本文主要是针对车载式水电解器控制系统而展开的一系列设计研究。该设计以单片机C8051F330为控制核心，主要包括恒定电流控制电路，水温控制电路，氢气泄漏报警电路和低水位报警电路。系统能设定提供给电解水装置的电流大小，并使其无论在温度或水量变化的情况下，始终能恒定提供所设定的电流。水温控制电路，能在水温低的情况下，能切断驱动电源保护装置，在水温高的情况下，开启散热风扇散热。系统的氢气传感器，能在氢气泄漏时候发出警报。低水位警报电路，则会在水位低时，会发出警报。本系统对于电解水装置实用，可靠，安全，适用车载式水电解器的应用。
关键词：水电解器 C8051F330 单片机 恒流源 温度控制

目录
摘要.......................................................Ⅰ
ABSTRACT...................................................Ⅱ
1绪论.......................................................1
1.1课题设计背景及意义.......................................1
1.2行业技术发展趋势.........................................1
1.3课题设计的主要内容.......................................2
2系统的总体设计.............................................3
2.1系统设计总体方案.........................................3
2.2系统设计硬件总体架构.....................................3
2.3系统软件设计总体方案.....................................4
3系统的主要硬件介绍.........................................5
3.1单片机介绍...............................................5
3.2氢气传感器介绍...........................................11
3.3场效应管介绍.............................................13
3.4运算放大器介绍...........................................15
3.5水位传感器介绍...........................................15
3.6热敏电阻的介绍...........................................16
4系统电路设计...............................................18
4.1电源电路.................................................18
4.2单片机电路设计...........................................18
4.3恒流电路计...............................................19
4.4其它电路计...............................................19
4.5总电路原理图设计........................................20
4.6 PCB板设计图............................................20
5软件设计...................................................21
5.1 程序流程图...............................................21
5.2 C语言设计...............................................22
6调试与仿真.................................................26
6.1软件调试.................................................26
6.2 proteus仿真恒流电路.....................................29
6.3仿真结果分析.............................................30
7测试.......................................................31
参考文献.....................................................33
附录.........................................................34
谢辞.........................................................37



绪论

1.1课题设计背景及意义
目前所有使用的机动车，船有少部分使用石油液化气或氢气作燃料，大部分都采用汽油.柴油作燃料。随着车辆发展使用的普及和地球石油资源的减少，依靠石油化工产品汽油.柴油。大规模使用化石燃料出现了资源日益枯竭，环境不断恶化，还诱发了不少国与国之间、地区之间的政治经济纠纷，甚至冲突和战争；以及人们对环境保护意识的强化认识。因此，必须寻求一种新的、清洁、安全、可靠的可持续能源系统。 石油液化气作能源的内燃机将急需寻找替代产品。而且以氢气作能源的内燃机目前是依靠工厂集中制取氢气，经150—350个大气压压缩温度为-253℃冷冻成液态装罐使用，且冷藏罐的保温非常复杂，象加油站一样普及建设加氢站成本过于高昂，极大的遏制了氢气发动机的普及。现有的氢气发动机的氢气来源是采用的是以市电供电以电解水产生氢气和桶状结构电解池，无法满足内燃机移动的需要。另外一点是，汽车尾气排放是城市中的主要大气污染源之一，尾气中大量的碳氢化合物及一氧化碳污染物对人们的身体健康危害极大，有效地减少汽车尾气排放带来的污染一直是各级政府及科研人员关注的热点。
为此我们提出了用汽车上的直流电源电瓶电解水制得氢气和氧气，通过汽车的进气管进入发动机内部，提高其燃烧效率，以起到节油和尾气净化的功效。根据有关学者的研究报道，对汽油内燃机加入5%的氢气，能有效地降低一氧化碳，碳氢化合物等，而经清华大学研究院实际汽车测试结果中，也得到了证明。目前世界有类似的装置和混合动力汽车，但由于其储存的是液化氢气，缺点是结构复杂，价格高，关键不安全，所以得不到很好的推广使用。因此我们改变方式，利用电解水的方式来得到氢气。电解水产生的是氢气和氧气，而装置的供电只需由汽车的蓄电瓶供电，此装置体积小，一产生出的氢气就立即消耗，无积存，所以安全，此方案原理结构简单，因此成本低。由于有以上特点，此装置还可以应用到其它内燃机，焊接和烹饪器具等多方面，增加其幅价值。这种车载式电解水装置能很好地起到降低汽车尾气污染物的排放，减少油耗，而且经济实用，如果一经推广使用在汽车上，相信能为我们的环境气候做出很大的贡献。



参考文献
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[2] 康华光:《电子技术基础》 [M],高等教育出版社，2000
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