电加热式烤包器设计说明书

电加热式烤包器设计说明书

学校：______ 青岛黄海学院______________________ 参赛队员：刘海朦、薄圣伟、吴加凤、张仲勋、张光绪指导老师：______陈玉杰、刘培学__________________ __ 日期：______ 2013年07月_________________

目录

第一章设计目的及内容 (3)

1.1设计的背景 (3)

1.2设计的意义 (3)

第二章总体设计及总体电路 (5)

2.1 系统组成 (5)

2.2 控制模块 (5)

2.3 加热模块 (6)

第三章单元电路设计及程序设计 (7)

3.1单片机小系统电路 (7)

3.2温度报警电路 (7)

3.3 A/D转换电路 (8)

3.4 信号放大电路 (9)

3.5 程序流程图 (10)

第四章结论及创新点.................................. 错误！未定义书签。

4.1 系统操作描述 (11)

4.2测试显示 (11)

4.3 实物说明 (12)

4.4作品创新点 (13)

参考文献 (14)

第一章设计目的及内容

1.1设计的背景

随着钢铁工业的迅速发展，新型钢包加热器的研制已越来越受到重视。钢包烘烤的时间长短、能耗高低会直接影响生产运行和经济效益，钢包烘烤温度越均匀，越能延长钢包使用寿命。因此，许多企业对具有高效、低耗、加热快和加热均匀性高的烤包器有极大的需求。国内外虽已有传统煤气烤包器，蓄热式烤包器，蓄热式空间燃烧烤包器等烤包器，但存在热转换效率低、污染环境、能源来源不便、加热不均等缺点，已不满足市场需求。针对市场上对钢包加热器的技能需求，我们制作了与传统烤包器相比更具优点的电加热式烤包器，目前国内市场尚属空白。

1.2设计的意义

根据市场调查，很多企业对电加热式烤包器及其自动控制装置有极大的需求，原因如下：

1、电加热式烤包器，能源来源于电，相对于煤气、天然气、液化石油气、柴油等加热方式，电能取之方便，便于使用。而且采用煤气、天然气加热，需要铺设输送管道，增加了生产成本。

2、电加热式烤包器，能量转化效率高，无污染，真正实现高效、低耗。而气体、柴油燃烧的方式加热，热能利用率低，并且尾气直接排放，环境污染严重。此项目的研究，对于建设低碳、降耗、节约型

企业非常有意义。

3、电加热式烤包器，包内温度加热均匀，提高了烘烤质量，并且延长了钢包寿命。而气体、柴油燃烧的方式加热，高温烟气在包内紊乱不够，造成包内温度不均匀，烘烤质量差，甚至会出现钢包底部温度偏低，导致钢包水口堵死，造成开浇不畅或浇不出去的现象，致使钢水被迫回炉。

4、电加热式烤包器配有自动控制系统，能根据现场情况自由设置要达到的温度值，内置4个热电偶温度传感器，温度监测精度高。

5、电加热式烤包器控制装置，成本低，使用寿命长，可靠性高，便于操作和维护。

此项目是针对中小规模钢铁企业而研究的，地域应用范围广，对于建设绿色、环保社会，走可持续发展道路，具有积极意义。

第二章 总体设计及总体电路

2.1 系统组成

电加热式烤包器主要由单片机进行整体控制，该系统由两大模块组成，为控制模块和加热模块。整体控制框图如图2-1所示。

图 2-1 整体控制框图

2.2 控制模块

控制模块主要由无线通信、单片机小系统、按键、指示灯、A/D 转换、报警电路、信号放大电路、手持设备等组成。控制模块电 路如图2-2所示。

单片机

手持遥控

LM324信号放大

继电器

电机控制

PCF8591 AD 转换

热电偶

LED 灯

LCD 液晶显示

图2-2 控制模块电路图

2.3 加热模块

加热模块主要由玻璃棉、电阻丝、云母片等材料组成。玻璃棉具有成型好、体积密度小、热导率彽、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀、化学性能稳定等特征，可用来实现隔热功能。电阻丝的功率能达到5000W，云母片能耐1000度的高温。运用这些材料设计，通过按键进行加热，温度能达到900多度。温度通过热电偶来采集。

第三章单元电路设计

3.1单片机小系统电路

单片机小系统主要由晶振电路、复位电路和电源电路组成。单片机小系统电路如图3-1所示。

图3-1 单片机小系统

3.2温度报警电路

温度报警电路主要由喇叭、三极管等元件构成。其中报警电路我们使用了一个NPN的三极管来进行驱动。如图3-2所示。

图3-2 温度报警电路

3.3 A/D转换电路

A/D转换电路由PCF8591、电容等元件构成。A/D转换电路如图3-3所示。

图3-3 A/D转换电路

3.4 信号放大电路

热电偶采集的温度信息要经LM324进行放大，信号放大电路如图3-4所示。

图3-4 LM324信号放大电路

3.5 程序流程图

开始

初始化系统设置

进入主循环

否

按键扫描是

否有键按下

是

设定温度并加热

否

是否达到设

定温度

是

断开继电器，LED灯点亮

结束

图3-5 程序流程图

第四章结论及创新点

4.1 系统操作描述

通过按键可控制加热、暂停、温度值设置以及烤包器的升降。进行功能操作的同时相应的指示灯会点亮。12864液晶屏进行实时显示4点温度值及设定温度值。设定温度值后，按下加热键进行加热，到达设定的温度后，蜂鸣器自动报警，按键终止加热。每次设定的温度都会被存入24C02中，待下次上电后会显示。加热完之后，我们会经过按键控制烤包器的升降。手持设备也有控制器上的全部功能。

4.2测试显示

测试步骤：1、系统上电

2、观察系统初始显示

3、设置温度值，按键操作，观察系统显示

4、达到设定温度，控制烤包器升

5、待下次使用，控制烤包器降

图4-1 系统加热状态图