CN101672529B - 热泵热水器控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热泵热水器控制器，包括核心为单片机的控制模块；用于检测化霜温度的外机传感器；用于检测水箱内水温的水箱传感器；A/D转换模块；继电器驱动模块，所述的继电器驱动模块包括控制风机、压缩机以及四通阀开启与关闭的继电器，控制模块对外机传感器及水箱传感器的温度进行采集并处理，根据不同时间段通过按键输入模块对水箱温度的设定，输出控制信号至继电器驱动模块从而控制风机、压缩机以及四通阀的启动与关闭，实现热水泵自动进行保温状态与加热状态的转换，本发明控制器通过采用单片机进行核心控制，精确度较高，可直观显示温度，同时根据使用的需要分时段进行制热，从而达到节省电能的功效，值得推广应用。

Description

热泵热水器控制器

技术领域

本发明涉及一种控制器，尤其是一种热泵热水器控制器。

背景技术

目前我国热水器市场上普遍销售的热水器产品为燃气热水器、电热水器和太阳能热水器等。其中，燃气热水器在使用中则存在严重的安全隐患，每年因燃气热水器的使用而引发的中毒事件时有报道；电热水器以消耗大量昂贵的电力为代价，不利于能源的合理利用；常规的太阳能热水器在阴雨天是不能生产热水的，只能依靠电加热来弥补太阳能的不足，从而也存在能源的浪费现象，特别是在一些阴雨天比较多的南方地区使用这种热水器并不十分经济。于是，一种新型的基于热泵循环原理的热水器开始在热水器市场上崭露头角，它是利用蒸发器从周围环境中吸收热能(太阳能、空气或水等)，并通过冷凝器将热能释放到水中去，从而实现热水的生产。热泵热水器具有高效节能、环保、安全可靠等优点，可全天候使用。能源危机正越来越严重地制约着我国国民经济的快速发展，从近几年全国各地爆发的“电荒”就可以让我们十分清楚地认识到这一问题的严重性，因此，发展节能产品是国家支持、民众得益之举，具有广阔的发展和应用前景。

热泵热水器的发展引出了各种各样的控制器，有的根据所需温度与出水温度比较，通过变频器来控制水泵转速降低或升高进水流量。大部分都是以保持恒温为主，而家庭用水高峰一般只有三个时间段，如果一直保持恒温的话会浪费能源，且现有技术中控制器大部分都用模拟电路和数字电路组成，精确度不高，显示直观度不够，控制功能比较单一，难以发挥热泵热水器更佳效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用单片机技术设计出可根据不同时间段进行设定，从而对热泵热水器的制热进行控制以节省能源的控制器。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种热泵热水器控制器，所述的热泵热水器包括设置在室外的外机、设置在外机内的风机、压缩机、四通阀以及设置在室内的水箱，所述的控制器用于控制热泵热水器的工作状态，该控制器包括，

控制模块，所述的控制模块核心为单片机；

外机传感器，其设置在所述的外机上，用于检测化霜温度；

水箱传感器，其设置在水箱内，用于检测水箱内水温；

A/D转换模块，其输入端与所述的外机传感器和水箱传感器相连接输出端与所述的控制模块的一输入端相连接，所述的A/D转换模块用于将各传感器输出的模拟信号转换为适于控制模块接收的数字信号；

继电器驱动模块，所述的继电器驱动模块包括控制风机、压缩机以及四通阀开启与关闭的继电器，所述的继电器驱动模块的一端与所述的控制模块的一输出端相电连接，所述的继电器驱动模块的各继电器与相应的风机、压缩机、四通阀相电控连接；

按键输入模块，所述的按键输入模块与控制模块的输入端相连接，用于用户对热水器水温温度及内部参数进行设定；

显示模块，其与控制模块的输出端相电连接，用于进行温度和时间的实时显示及控制器状态的显示；

所述的控制模块对外机传感器及水箱传感器的温度进行采集并处理，根据不同时间段通过按键输入模块对水箱温度的设定，输出控制信号至继电器驱动模块从而控制风机、压缩机以及四通阀的启动与关闭，实现热水泵自动进行保温状态与加热状态的转换。

进一步地，它还包括设置在压缩机排气口的用于采集排出气体温度的排气传感器、与控制模块的一输出端相电连接的告警模块，所述的排气传感器的输出端与A/D转换模块的一输入端相连接，当控制模块采集到排气温度高于设定值，其向告警模块发出控制信号以驱动告警模块发出警示信息，并同时驱动显示模块进行报警显示。

所述的热泵热水器系统回路上还连接有用于检测其内部压力的高压开关量、低压开关量，所述的高压开关量、低压开关量输出端与控制模块相电连接，当所述的控制模块检测到高压开关量、低压开关量输出的压力信号异常时，其向告警模块发出控制信号驱动告警模块发出警示信息，并驱动显示模块进行报警显示。

所述的控制器还包括与所述的控制模块输出端相连接的时钟模块，所述的时钟模块根据按键模块输入的信息进行时间调整和时段设置。

由于上述技术方案的采用，本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明控制器通过采用单片机进行核心控制，精确度较高，可直观显示温度，同时根据使用的需要分时段进行制热，从而达到节省电能的功效，值得推广应用。

附图说明

图1为本发明热泵热水器控制器实现原理框图；

其中：1、热泵热水器；11、外机；12、风机；13、压缩机；14、四通阀；15、水箱；16、高压开关量；17、低压开关量；

2、控制器；21、控制模块；22、外机传感器；23、水箱传感器；24、A/D转换模块；25、继电器驱动模块；26、按键输入模块；27、显示模块；28、排气传感器；29、告警模块；30、电源模块；31、时钟模块；

具体实施方式

如图1所示的热泵热水器控制器，它包括电源模块30、控制模块21、设置在热泵热水器外机上的外机传感器22、设置在热泵热水器风机排风口的排气传感器28、水箱传感器23、A/D转换模块24、继电器驱动模块25、显示模块27、按键输入模块26、告警模块29以及时钟模块31，其中，电源模块30用于将外界提供的电压转换为稳定的低压直流电并为整个控制器提供需要的电压，控制模块21主要由单片机和其外围电路组成，采用单片机可编程，从而使得控制器更加智能化。

A/D转换模块24的输入端分别与外机传感器22、排气传感器28以及水箱传感器23输出端相连接，A/D转换模块24的输出端与控制模块21输入端相电连接，外机传感器22用于采集化霜温度，采集的温度电信号通过A/D转换模块24转换为数字信号后输入给单片机，排气传感器28用于采集压缩机排气口的温度，将采集的温度电信号通过A/D转换模块24同样转换为数字信号后输入给单片机，水箱传感器23设置在室内的水箱内，通过水箱传感器23对水箱内的温度进行采集，并通过A/D转换模块转换后发送至单片机。

继电器驱动模块25包括分别用于控制风机、压缩机及四通阀开启与关闭的继电器，单片机通过输出控制信号至继电器驱动模块25控制相应的继电器的开启与闭合，从而控制设备的工作与停止来实现温度的控制。

按键输入模块26输入端与控制模块21相电连接，用户可根据使用需要通过按键输入模块26对热泵热水器的制热温度及内部参数等进行设定；同时，用户可通过时钟模块31对热泵热水器的加热时段进行调整。

显示模块27采用液晶显示，保证显示的清楚直观；

告警模块29与控制模块21的一输出端相电连接，报警模块29可以采用蜂鸣器后指示灯，当单片机29检测到热泵热水器工作异常，一方面控制继电器驱动模块25停止热水器的制热，另一方面将通过告警模块29输出报警信息，以提醒用户。

同时，本实施例中，控制模块21还分别与热泵热水器系统回路中用于检测内部压力的高压开关量16及低压开关量17相电控连接，当所述的高压开关量16或低压开关量17检测到系统工作异常，将触发单片机，单片机接收信号，驱动告警模块29进行告警提示。

具体工作过程如下：在自动模式或经济模式工作时段状态下，当水箱传感器23探测到水箱中的水温低于设定好的温度，单片机发出指令让继电器驱动模块25所对应风机和压缩机的继电器吸合，为了保护压缩机，控制压缩机延时启动，而且，在开始制热时单片机还首先判断外机传感器23检测到的外机温度是否低于化霜启动温度，如果低于化霜启动温度，化霜计时器开始计时，当计时值达到化霜启动时间时启动化霜，单片机控制与四通阀相连接的继电器吸合，从而开启四通阀，并且关闭风机，若在计时过程中外机温度高于化霜启动温度则清除计时器，到下次外机温度降低到化霜启动温度以下时从头开始计时，待化霜完毕后再启动制热，从而进入加热状态，在此过程，外机传感器、排气传感器与水箱传感器仍实时将采集的温度信息发送至单片机，单片机对热泵热水器的工作状态进行实时监视，当水温传感器检测的温度达到设定值，则单片机控制停止压缩机的运行；当单片机检测到排气传感器采集的温度过高时，其将驱动告警模块进行告警，并控制热水器停止制热，上述排气温度点是可设置的。待外部告警信号恢复正常时，可以自动恢复到正常工作状态。但是如果一小时内连续出现两次外部告警，则系统锁定在告警状态，需要人工关机后才能恢复，这个次数和时间可以通过系统内部参数设置，外部告警在压缩机正常工作后的三分钟之内和化霜过程中及化霜结束后的三分钟之内不告警。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种热泵热水器控制器，所述的热泵热水器(1)包括设置在室外的外机(11)、设置在外机(11)内的风机(12)、压缩机(13)、四通阀(14)以及设置在室内的水箱(15)，所述的控制器用于控制热泵热水器(1)的工作状态，该控制器(2)包括，

控制模块(21)，所述的控制模块(21)核心为单片机；

外机传感器(22)，其设置在所述的外机(11)上，用于检测化霜温度；

水箱传感器(23)，其设置在水箱(15)内，用于检测水箱内水温；

A/D转换模块(24)，其输入端与所述的外机传感器(22)和水箱传感器(23)相连接，其输出端与所述的控制模块(21)的一输入端相连接，所述的A/D转换模块(24)用于将各传感器输出的模拟信号转换为适于控制模块(21)接收的数字信号；

继电器驱动模块(25)，所述的继电器驱动模块(25)包括控制风机(12)、压缩机(13)以及四通阀(14)开启与关闭的继电器，所述的继电器驱动模块(25)的一端与所述的控制模块(21)的一输出端相电连接，所述的继电器驱动模块(25)的各继电器与相应的风机(12)、压缩机(13)、四通阀(14)相电控连接；

按键输入模块(26)，所述的按键输入模块(26)与控制模块(21)的输入端相连接，用于用户对热水器水温温度及内部参数进行设定；

显示模块(27)，其与控制模块(26)的输出端相电连接，用于进行温度和时间的实时显示及控制器状态的显示；

所述的控制模块(21)对外机传感器(22)及水箱传感器(23)的温度进行采集并处理，根据不同时间段通过按键输入模块(26)对水箱温度的设定，输出控制信号至继电器驱动模块(25)从而控制风机、压缩机以及四通阀的启动与关闭，实现热水器自动进行保温状态与加热状态的转换；

其特征在于：它还包括设置在压缩机(13)排气口的用于采集排出气体温度的排气传感器(28)、与控制模块(21)的一输出端相电连接的告警模块(29)，所述的排气传感器(28)的输出端与A/D转换模块(24)的一输入端相连接，当控制模块(21)采集到排气温度高于设定值，其向告警模块(29)发出控制信号以驱动告警模块(29)发出警示信息，并同时驱动显示模块(27)进行报警显示。

2.根据权利要求1所述的热泵热水器控制器，其特征在于：所述的热泵热水器系统回路上还连接有用于检测其内部压力的高压开关量(16)、低压开关量(17)，所述的高压开关量(16)、低压开关量(17)输出端与控制模块(21)相电连接，当所述的控制模块(21)检测到高压开关量(16)、低压开关量(17)输出的压力信号异常时，其向告警模块(29)发出控制信号驱动告警模块(29)发出警示信息，并驱动显示模块(27)进行报警显示。

3.根据权利要求2所述的热泵热水器控制器，其特征在于：所述的控制器还包括与所述的控制模块(21)输出端相连接的时钟模块(31)，所述的时钟模块(31)根据按键模块(3)输入的信息进行时间调整和时段设置。

4.根据权利要求2所述的热泵热水器控制器，其特征在于：当控制模块(21)检测到外机温度低于化霜启动温度，所述的控制模块(21)控制四通阀(14)开启、风机(12)关闭，待化霜完毕后启动制热。

5.根据权利要求1所述的热泵热水器控制器，其特征在于：所述的显示模块(27)采用液晶显示。

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