CN103453581A - 用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置 - Google Patents

用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，包括微控制单元模块，微控制单元模块的信号输入端电连接有时钟数据模块、参数设定模块和温度传感器模块，微控制单元模块的数据输出端电连接有信号驱动模块；在阳光充足的时候，太阳能采暖供热系统所耗用的能源全部由太阳能换热装置来完成，在阴雨天气或夜间以及其他光照不足的时候，可使用蓄能器换热装置释放的热量来满足房间对采暖的要求；当阳光充足后，在供热转换控制装置的控制下，又会自动转换到太阳能制热；本发明能够将太阳能和补充热能很好地结合利用，为用户提供持续的供热；太阳能作为可再生资源，干净环保。

Description

用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置
技术领域
本发明涉及太阳能采暖供热技术领域，尤其涉及一种太阳能采暖供热系统中使用的供热转换控制装置。
背景技术
在我国广大北方地区，采暖系统是一所建筑的必备设施，为建筑物配套供暖设施是开发商在建房之初就必须考虑的问题。但在我国已经配套了集中供暖设施的建筑中，这些集中供暖设施所耗用的资源，基本上是不可再生且会带来严重污染的煤。在我国能源日渐短缺、环境保护压力日渐增大的时代背景下，这种以燃煤锅炉为热源设备的供暖方式正遭到越来越多的质疑。而这，客观上为太阳能和地热能等清洁的可再生能源在城市供暖市场上应用创造了难得的机会。目前，在替代传统的燃煤锅炉的各种尝试中，燃气采暖热水炉这种以相对环保却不可再生的天然气为热源的供暖设备得到了很好的应用。
作为无污染、易推广的可再生能源，太阳能的开发利用受到各方重视。特别是在中国，政策支持给快速发展的中国太阳能产业再添一把“火”。近年来，为了缓解我国环境和能源压力，国家和地方政府纷纷出台了鼓励利用太阳能热水器应用的法规和政策。目前，随着低温热水地面辐射供暖技术和太阳能热利用系统在采暖技术方面取得了重要突破，太阳能热利用系统不仅可以为居民全年提供生活热水，还可以在冬季为居民供暖。由此，一种太阳能热利用系统--太阳能采暖供热系统应运而生。
这种太阳能采暖供热系统的核心部件主要由太阳光集热器、蓄能器水箱、吸收式空气能热泵等组成。其中太阳能采暖供热系统供热转换控制装置是该系统的电气控制中的重要组成部分之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够控制太阳能与补充热能合理转换使用的用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，太阳能采暖供热系统包括太阳能换热装置、蓄能器换热装置和热力补充装置，所述太阳能换热装置、所述蓄能器换热装置和所述热力补充装置均与供热水箱连接；
包括微控制单元模块，所述微控制单元模块包括微型处理器U1，所述微型处理器电连接有时钟晶振模块、看门狗芯片U4、存储器芯片U3和上拉电阻模块；
所述微型处理器的信号输入端电连接有时钟数据模块和参数设定模块，所述微控制单元模块的信号输入端还电连接有设置在所述供热水箱内的温度传感器模块，所述微型处理器的数据输出端电连接有控制所述热力补充装置工作的信号驱动模块；还包括为供热转换控制装置提供工作电压的电源模块。
作为一种优选的技术方案，所述微控制单元模块包括微型处理器U1、U1时钟晶振电路的晶体Y1、电容C9、C10以及外围接口上拉电阻R0～R15、存储器芯片U3及外围电阻R18、R19和看门狗芯片U4；存储器芯片U3为EEPROM，微型处理器U1的9#脚与看门狗芯片U4的7#相连接，看门狗芯片U4的1#与其自己的8#脚电连接，看门狗芯片U4的2#脚连接电源Vcc，看门狗芯片U4的3#脚接地，看门狗芯片U4的6#脚与微型处理器U1的12#脚电连接，微型处理器U1的14#脚与EEPROM存储器芯片U3的6#脚及电阻R18相连接，电阻R18的另一端分别与电阻R19、电源Vcc、存储器芯片U3的8#脚相连接，电阻R19的另一端接回到存储器芯片U3的5#脚和微型处理器U1的15#脚，存储器芯片U3的1#～4#脚和7#脚均接地，微型处理器U1的18#、19#脚并联在时钟晶振电路的晶体Y1两端，晶体Y1两端还接有电容C9和C10，C9和C10的另一端连接在一起后与地相连接，微型处理器U1的1#～8#脚以及32#～39#脚分别接上拉电阻R0～R15，电阻R0～R15的另一端全部并联在一起后接电源Vcc，微型处理器U1的31#脚与电源Vcc相连接。
作为一种优选的技术方案，所述时钟数据模块包括实时时钟芯片U2、时钟晶振Y2和校准电容C7、C8，实时时钟芯片U2的1#脚与电源Vcc连接，2#脚与晶体Y2、电容C7的一端相连，3#脚连接晶体Y2的另一端和电容C8的一端，电容C7、C8的另一端相互连接后与公共地端相连，4#脚连接到公共地端，实时时钟芯片U2的5#、6#、7#脚分别连接到微型处理器U1的3#、2#、1#脚。
作为一种优选的技术方案，所述参数设定模块包括独立的五个按键开关，五个所述按键开关的一端并联在一起后与地相连，五个按键开关的另一端分别连接到微型处理器U1的35#～39#脚。
作为一种优选的技术方案，所述温度传感器模块包括单总线数字温度传感器芯片W1和电阻R24，所述单总线数字温度传感器芯片W1的2#脚连接电阻R24的一端和微型处理器U1的24#脚，电阻R24的另一端连接单总线数字温度传感器芯片W1的3#脚并与电源Vcc相连接，单总线数字温度传感器芯片W1的1#脚与地相连接。
作为一种优选的技术方案，所述信号驱动模块包括电阻R23、三极管VT3、二极管VD5和继电器RLY，电阻R23的一端与微型处理器U1的34#脚相连接，电阻R23的另一端连接三极管VT3的基极，三极管VT3的集电极连接继电器RLY线圈的一端2#脚和二极管VD5的阳极，继电器RLY线圈的另一端1#脚与二极管VD5的阴极相连后一起连接到+12V电源上，三极管VT3的发射极连接公共地端，继电器RLY的6#脚为动触点，5#、4#脚为静触点。
作为一种优选的技术方案，所述电源模块为直流稳压电源电路，包括电源变压器T、整流桥VD1～VD4、集成稳压电路IC1、IC2和滤波电容C1～C6；电源变压器T的1#、2#端接市电220V交流电，电源变压器T的3#、4#端连接VD1～VD4整流桥的输入端，VD1～VD4整流桥的正极端连接滤波电容C1的正极、滤波电容C2的一端和稳压集成电路IC1的1#脚，稳压集成电路IC1的3#脚即电源模块的+12V输出端连接滤波电容C3的正极、滤波电容C4的一端和集成稳压电路IC2的1#脚，IC2的3#脚即电源模块的Vcc5V输出端连接滤波电容C5的正极和电容C6的一端，VD1～VD4整流桥的负极端以及滤波电容C1～C6的负极共同连接到公共地端。
作为一种优选的技术方案，所述微控制单元模块的数据输出端电连接有显示太阳能采暖供热系统工作状态的LED状态指示模块、与计算机进行数据传输的通信接口模块和显示太阳能采暖供热系统工作参数的LCD液晶显示模块。
作为一种优选的技术方案，所述LED状态指示模块包括发光二极管LED1、LED2和电阻R16、R17，发光二极管LED1的负极与微型处理器U1的33#脚相连接，发光二极管LED1正极连接电阻R16，发光二极管LED2的负极与微型处理器U1的32#脚相连接，发光二极管LED2的正极连接电阻R17，电阻R16、R17的另一端相连后与电源Vcc连接；
所述的LCD液晶显示模块包括LCD液晶显示屏、背光驱动电阻R20～R22、三极管VT1、VT2和显示屏亮度调整可变电阻PR1，LCD液晶显示屏的1#脚连接可调电阻PR1的一端后与地相连；LCD液晶显示屏的2#脚连接可调电阻PR1的另一端和电源Vcc端，LCD液晶显示屏的3#脚接可调电阻PR1的滑动触头端；LCD液晶显示屏的7#、8#、9#脚分别与微型处理器U1的25#、26#、27#脚相连接；LCD液晶显示屏的10#～14#脚分别连接到微型处理器U1的4#～8#脚；LCD液晶显示屏的16#脚与地相连接；LCD液晶显示屏的15#脚连接该电路中的背光驱动电路的晶体三极管VT2的发射极，晶体三极管VT2的集电极连接电阻R21和电源Vcc端，电阻R21的另一端连接晶体三极管VT1的集电极和电阻R22，电阻R22另一端连接晶体三极管VT2的基极，晶体三极管VT1的发射极与地相连，晶体三极管VT1的基极连接电阻R20，电阻R20的另一端连接微型处理器U1的13#脚。
作为一种优选的技术方案，所述通信接口模块为RS-485通信接口，包括RS-485收发芯片U5和外围电阻R25、R26、R27，RS-485收发芯片U5的1#和4#脚对应连接微型处理器U1的10#和11#脚，RS-485收发芯片U5的2#、3#脚并联后连接微型处理器U1的28#脚，RS-485收发芯片U5的8#脚接电阻R25的一端和电源Vcc，RS-485收发芯片U5的6#和7#脚为通信输入输出端口，RS-485收发芯片U5的6#脚还连接电阻R25的另一端和电阻R26的一端，R26的另一端连接RS-485收发芯片U5的7#脚和电阻R27的一端，R27的另一端连接收发芯片U5的5#脚并接地。
由于采用了上述技术方案，用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，太阳能采暖供热系统包括太阳能换热装置、蓄能器换热装置和热力补充装置，所述太阳能换热装置、所述蓄能器换热装置和所述热力补充装置均与供热水箱连接；包括微控制单元模块，所述微控制单元模块包括微型处理器U1，所述微型处理器电连接有时钟晶振模块、看门狗芯片U4、存储器芯片U3和上拉电阻模块；所述微型处理器的信号输入端电连接有时钟数据模块和参数设定模块，所述微控制单元模块的信号输入端还电连接有设置在所述供热水箱内的温度传感器模块，所述微型处理器的数据输出端电连接有控制所述热力补充装置工作的信号驱动模块；还包括为供热转换控制装置提供能量的电源模块；在阳光充足的时候，太阳能采暖供热系统所耗用的能源全部由太阳能换热装置来完成，在阴雨天气或夜间以及其他光照不足的时候，可使用蓄能器换热装置释放的热量来满足房间对采暖的要求，当供热水箱的温度值低于设定的水温转换值时，微控制单元模块根据温度传感器模块的检测数据向信号驱动模块发出开启热力补充装置的信号，热力补充装置为太阳能采暖供热系统提供热源；当阳光充足后，在供热转换控制装置的控制下，又会自动转换到太阳能制热；本发明能够将太阳能和补充热能很好地结合利用，为用户提供持续的供热；太阳能作为可再生资源，干净环保。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例的原理框图；
图2是本发明实施例的工作流程图；
图3是本发明实施例的电气原理图；
图中：1-微控制单元模块；2-时钟数据模块；3-参数设定模块；4-温度传感器模块；5-信号驱动模块；6-电源模块；7-LED状态指示模块；8-LCD液晶显示模块；9-通信接口模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1所示，用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，太阳能采暖供热系统包括太阳能换热装置、蓄能器换热装置和热力补充装置，所述太阳能换热装置、所述蓄能器换热装置和所述热力补充装置均与供热水箱连接；
包括微控制单元模块1，所述微控制单元模块1包括微型处理器，所述微型处理器电连接有时钟晶振模块、看门狗芯片、存储器模块和上拉电阻模块；所述微控制单元模块1的信号输入端电连接有时钟数据模块2和设定蓄能器水温极限值的参数设定模块3，所述时钟数据模块2包括包括完成年、月、周、日、时、分、秒计时的实时时钟芯片，所述实时时钟芯片电连接有时钟晶振模块，实时时钟芯片通过外部接口为微型处理器提供日历和时钟；所述参数设定模块3为安装在供热转换控制装置上的操作键盘，所述操作键盘设置有五个按键开关；所述微控制单元模块1的信号输入端还电连接有设置在所述供热水箱内的温度传感器模块4，温度传感器模块4实时检测供热水箱内的温度，所述温度传感器模块4包括单总线数字温度传感器芯片；所述微控制单元模块1的数据输出端电连接有控制所述热力补充装置工作的信号驱动模块5，所述信号驱动模块5包括继电器。所述电源模块6包括与市电连连接的电源变压器，所述电源变压器的输出端连接有整流桥，所述整流桥电连接有12V稳压输出电路和5V稳压输出电路；还包括为供热转换控制装置提供工作电压的电源模块6。
所述微控制单元模块1的数据输出端电连接有显示太阳能采暖供热系统工作状态的LED状态指示模块7，所述LED状态指示模块7两个LED指示灯；所述微控制单元模块1的数据输出端还电连接有显示太阳能采暖供热系统工作参数的LCD液晶显示模块8，所述LCD液晶显示模块8包括LCD液晶显示屏，所述LCD液晶显示屏电连接有背光驱动电路和亮度调节电路；所述微控制单元模块1的数据输出端还电连接有与计算机进行数据传输的通信接口模块9，所述通信接口模块9包括RS-485收发芯片，所述RS-485收发芯片电连接有与PC机连接的通信接口。
下面结合附图3详细的说明一下上述各部分的电气连接原理图：
如图3所示，所述的LCD液晶显示模块8由LCD液晶显示屏、背光驱动电阻R20～R22，三极管VT1、VT2，显示屏亮度调整可变电阻PR1组成，其内部电气连接结构为LCD液晶显示屏的1#脚连接可调电阻PR1的一端后与地相连；LCD液晶显示屏的2#脚连接可调电阻PR1的另一端和电源Vcc端，LCD液晶显示屏的3#脚接可调电阻PR1的滑动触头端；LCD液晶显示屏的7#、8#、9#脚分别与微型处理器U1的25#、26#、27#脚相连接；LCD液晶显示屏的10#～14#脚分别连接到微型处理器U1的4#～8#脚；LCD液晶显示屏的16#脚与地相连接；LCD液晶显示屏的15#脚连接该电路中的背光驱动电路的晶体三极管VT2的发射极，晶体三极管VT2的集电极连接电阻R21和电源Vcc端，电阻R21的另一端连接晶体三极管VT1的集电极和电阻R22，电阻R22另一端连接晶体三极管VT2的基极，晶体三极管VT1的发射极与地相连，晶体三极管VT1的基极连接电阻R20，电阻R20的另一端连接微型处理器U1的13#脚；该模块的主要作用是：让用户能够直观的看到各项设定的功能参数以及运行中的数据，如：显示时钟实时走时时间、年月日周、设定的温度转换值、太阳能制热总计运行时间、热力补充设备制热的总计运行时间、供热水箱的当前温度值、制热模式转换的次数、转换时的日期时间等。
时钟数据模块2由实时时钟芯片U2、专用时钟晶振Y2和校准电容C7、C8组成，实时时钟芯片U2的内部电气连接关系为1#脚与电源Vcc连接，2#脚与晶体Y2、电容C7的一端相连，3#脚连接晶体Y2的另一端和电容C8的一端，电容C7、C8的另一端相互连接后与公共端相连，4#脚连接到公共端，5#、6#、7#脚分别连接到微型处理器U1的3#、2#、1#脚。该模块的主要功能是：完成年、月、周、日、时、分、秒的计时，通过外部接口(U2的5#、6#、7#脚)为微型处理器U1提供准确的日历和时钟。
微控制单元模块1由微型处理器U1(MCU)，MCU的时钟晶振电路的晶体Y1、电容C9、C10以及外围接口上拉电阻R0～R15，存储器芯片U3及外围电阻R18、R19，看门狗芯片U4组成，存储器芯片U3为EEPROM，微控制单元模块1的内部电气连接关系为微型处理器U1的9#脚与看门狗芯片U4的7#相连接，看门狗芯片U4的1#与其自己的8#脚连接在一起，看门狗芯片U4的2#脚连接电源Vcc，看门狗芯片U4的3#脚接地，看门狗芯片U4的6#脚接回到微型处理器U1的12#脚，微型处理器U1的14#脚与EEPROM存储器芯片U3的6#脚及电阻R18相连接，电阻R18的另一端分别与电阻R19、电源Vcc、存储器芯片U3的8#脚相连接，电阻R19的另一端接回到存储器芯片U3的5#脚和微型处理器U1的15#脚，存储器芯片U3的1#～4#、7#脚并联在一起后接地，微型处理器U1的18#、19#脚并联在时钟晶振电路的晶体Y1两端，晶体Y1两端还接有电容C9和C10，C9和C10的另一端连接在一起后与地相连接，微型处理器U1的1#～8#脚以及32#～39#脚分别接电阻R0～R15，电阻R0～R15的另一端全部并联在一起后接电源Vcc，微型处理器U1的31#脚与电源Vcc相连接。该模块是整个空调控制器的核心部分，是指挥中心和执行机构，它的作用是存储程序代码和表格常数，完成算术运算和逻辑运算，读入和分析每条指令，根据指令的要求和性质控制单片机各个部分执行指令操作，并根据通信接口模块9连接的远程控制计算机(PC)编入的VB程序软件，发出指令信号，使微型处理器U1各个部分及其外围电路协调工作。
通信接口模块9为RS-485通信接口，由RS-485收发芯片U5以及外围电阻R25、R26、R27所组成，它是以半双工方式工作，可以输入操作命令和读出实时运行参数，RS-485收发芯片U5的1#和4#脚对应连接微型处理器U1的10#和11#脚，RS-485收发芯片U5的2#、3#脚并联后连接微型处理器U1的28#脚，8#脚接电阻R25的一端和电源Vcc，6#和7#脚为通信输入输出端口，其中6#脚还连接电阻R25的另一端和电阻R26的一端，R26的另一端连接RS-485收发芯片U5的7#脚和电阻R27的一端，R27的另一端连接收发芯片U5的5#脚并接地。本模块的作用是：实现本实施例与外部计算机(PC机)进行串行通信，并在通信软件的支持下，可以进行远距离(数公里)发送或接收数据，实现与外部的计算机(PC机)联网通信，通过外部的PC机显示现场太阳能采暖供热系统供热转换控制装置的所有信息和数据，并可通过PC机对现场的所有数据进行重新修改和设定，完成现场需要完成的各种操作工作。
LED状态指示模块7包括发光二极管LED1、LED2，电阻R16、R17等电器元件组成，其内部连接关系为发光二极管LED1的负极与微型处理器U1的33#脚相连接，发光二极管LED1正极连接电阻R16，发光二极管LED2的负极与微型处理器U1的32#脚相连接，发光二极管LED2的正极连接电阻R17，电阻R16、R17的另一端相连后与电源Vcc连接；本模块的主要作用是完成本实施例是否正常运行信号指示和制热状态的信号指示，当本实施例正常运行时，发光二极管LED1灯不断闪烁，当发光二极管LED1灯不亮或长亮时，说明本实施例运行出现问题。发光二极管LED2灯亮时，表明太阳能采暖供热系统由太阳能制热转换为热力补充设备制热。
温度传感器模块4包括单总线数字温度传感器芯片W1和电阻R24，单总线数字温度传感器芯片W1的2#脚连接电阻R24的一端和微型处理器U1的24#脚，电阻R24的另一端连接单总线数字温度传感器芯片W1的3#脚并与电源Vcc相连接，单总线数字温度传感器芯片W1的1#脚与地相连接。其主要作用是：用来测量供热水箱里水的实际温度，单总线数字温度传感器芯片W1可以直接将温度转化为串行数字信号(即提供9位二进制数字)给微型处理器U1处理，测温分辨率可达0.0625℃。
信号驱动模块5由电阻R23，三极管VT3，二极管VD5和继电器RLY组成，其电路连接关系为电阻R23的一端与微型处理器U1的34#脚相连接，电阻R23的另一端连接三极管VT3的基极，三极管VT3的集电极连接继电器RLY线圈的一端2#脚和二极管VD5的阳极，继电器RLY线圈的另一端1#脚与二极管VD5的阴极相连后一起连接到电源的+12V上，三极管VT3的发射极连接公共点地端，继电器RLY的5#、6#、4#脚是动开和动合触头，其中，6#脚为动触点，5#、4#脚为静触点。这部分电路的主要作用是：在微型处理器U1的指令控制下驱动继电器RLY线圈的通断，带动继电器RLY触头的吸合或断开，通过RLY触头的接通或断开，控制热力补充设备中的电器的启动或停止，从而控制太阳能采暖供热系统由太阳能制热转换为热力补充设备制热的相互转换。
参数设定模块由独立的五个按键开关所组成，五个按键开关的一端并联在一起后与地(公共点)相连，五个按键开关的另一端分别连接到微型处理器U1的35#～39#脚，其主要作用是用于设定时钟的准时走时时间和输入温度转换数据和命令，操作键盘的每一个按键开关都被赋予了一个代码，操作键盘形式为独立键盘，通过操作键盘可完成对控制的数据查询、查看、数据的设置、数据的修改等操作。
电源模块6为直流稳压电源电路，包括电源变压器T、整流桥VD1～VD4，集成稳压电路IC1、IC2，滤波电容C1～C6组成，其连接关系为电源变压器T的1#、2#端接市电220V交流电，电源变压器T的3#、4#端连接VD1～VD4整流桥的输入端，VD1～VD4整流桥的正极端连接滤波电容C1的正极、滤波电容C2的一端和稳压集成电路IC1的1#脚，稳压集成电路IC1的3#脚(电源的+12V端)连接滤波电容C3的正极、滤波电容C4的一端和集成稳压电路IC2的1#脚，IC2的3#脚(电源的Vcc端)连接滤波电容C5的正极和电容C6的一端，VD1～VD4整流桥的负极端以及滤波电容C1～C6的负极共同连接到公共地端。本部分的主要作用是：给各个电路提供一个不受电网电源波动影响的+12V和+5V稳定直流电压，确保本实施例及相关电路的可靠运行。
在本实施例中，主要元器件选用：微型处理器U1为AT89S52，LCD液晶显示屏为LCD1602A，时钟芯片U2为DS1302，温度芯片W1为DS18B20，存储器芯片U3为AT24C02，看门狗芯片U4为MAX813L或IMP813L，RS-485收发芯片U5为MAX485，集成稳压电路IC1为LM7812、集成稳压电路IC2为LM7805，晶体三极管VT1～VT4为9013，继电器RLJ为5A、12V，晶体振荡器Y1为11.0592MHz，晶体振荡器Y2为32.768KHz。
如图2所示，太阳能采暖供热系统供热转换控制装置的微控制单元模块1中设有程序软件，程序主要包括：初始化程序、运行程序、待机程序、LCD显示程序、DS1302时钟控制程序、DS18B20温度控制程序、按键判断执行程序、设定的温度值比较执行程序、制热模式转换程序、数据信息查询程序、复位出厂值程序、菜单主程序，其中菜单主程序包括A菜单处理程序／时钟日历时间菜单、B菜单处理程序／设定温度菜单、C菜单处理程序／转换信息查询、D菜单处理程序／本机站号的设定，微控制单元模块1中还设有定时器0中断程序、查0～9字模地址子程序、处理温度BCD码子程序、液晶屏的初始化子程序、延时子程序、写指令代码子程序、写显示数据子程序、读显示数据子程序、串行中断服务程序、EEPROM子程序，这些程序实现了太阳能采暖供热系统供热转换控制装置的水温温度采集、数据处理、信息查询、状态显示及参数设定等功能。
本实施例的工作过程如下所述：
太阳能采暖供热系统供热转换控制装置启动后，主程序会自动进行数据初始化，通信设置以及时钟设置、温度传感器设置，也可以利用远程计算机(PC机)联网通信，经过通信接口模块对温度传感器和单总线数字温度传感器芯片进行通讯设置，并由单总线数字温度传感器芯片存储其设定温度值，随后进入LCD液晶显示屏的设定及显示，通过微控制单元模块1中的程序运行路线判断，进行温度值的转换、计算和比较，若水箱温度值低于设定温度值，经制热模式转换程序控制，由太阳能制热转换为热力补充设备制热，并记录(存储)制热转换时的日期和时间，直到返回太阳能制热并存储该次转换的次数和累计时间。若要对日期时间的修改以及对温度参数的重新设置，或要进行对数据的查询、恢复出厂值参数等操作，都可通过操作键盘设置来完成。
本实施例在使用过程中，解决了在阳光充足的时候，太阳能采暖系统供暖所耗用的能源全部由太阳能换热装置来完成，在阴雨天气或夜间以及其他光照不足的时候，可使用蓄能器释放的热量来满足房间对采暖的要求。当供热水箱温度的温度值低于设定的水温转换值时，太阳能采暖供热系统供热转换控制装置便会自动启动系统中的热力补充设备(利用空气能制热设备制热)，继续维持太阳能采暖供热系统的供热。当阳光充足后，在太阳能采暖供热系统供热转换控制装置的控制下，又会自动转换到太阳能制热。因此，在阳光充足的时候，太阳能采暖系统供暖所耗用的能源几乎全部是太阳能和空气能，因此节能和减排效果非常明显。
另外，当由太阳能制热转换为热力补充设备制热时，太阳能采暖供热系统供热转换控制装置中的时钟模块便会记录下该时刻的日期时间(年、月、日、时、分)和持续时间以及转换累加次数，以便工作人员进行查询。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，太阳能采暖供热系统包括太阳能换热装置、蓄能器换热装置和热力补充装置，所述太阳能换热装置、所述蓄能器换热装置和所述热力补充装置均与供热水箱连接；
其特征在于：包括微控制单元模块，所述微控制单元模块包括微型处理器U1，所述微型处理器电连接有时钟晶振模块、看门狗芯片U4、存储器芯片U3和上拉电阻模块；
所述微型处理器的信号输入端电连接有时钟数据模块和参数设定模块，所述微控制单元模块的信号输入端还电连接有设置在所述供热水箱内的温度传感器模块，所述微型处理器的数据输出端电连接有控制所述热力补充装置工作的信号驱动模块；还包括为供热转换控制装置提供工作电压的电源模块。
2.如权利要求1所述的用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，其特征在于：所述微控制单元模块包括微型处理器U1、U1时钟晶振电路的晶体Y1、电容C9、C10以及外围接口上拉电阻R0～R15、存储器芯片U3及外围电阻R18、R19和看门狗芯片U4；存储器芯片U3为EEPROM，微型处理器U1的9#脚与看门狗芯片U4的7#相连接，看门狗芯片U4的1#与其自己的8#脚电连接，看门狗芯片U4的2#脚连接电源Vcc，看门狗芯片U4的3#脚接地，看门狗芯片U4的6#脚与微型处理器U1的12#脚电连接，微型处理器U1的14#脚与EEPROM存储器芯片U3的6#脚及电阻R18相连接，电阻R18的另一端分别与电阻R19、电源Vcc、存储器芯片U3的8#脚相连接，电阻R19的另一端接回到存储器芯片U3的5#脚和微型处理器U1的15#脚，存储器芯片U3的1#～4#脚和7#脚均接地，微型处理器U1的18#、19#脚并联在时钟晶振电路的晶体Y1两端，晶体Y1两端还接有电容C9和C10，C9和C10的另一端连接在一起后与地相连接，微型处理器U1的1#～8#脚以及32#～39#脚分别接上拉电阻R0～R15，电阻R0～R15的另一端全部并联在一起后接电源Vcc，微型处理器U1的31#脚与电源Vcc相连接。
3.如权利要求1所述的用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，其特征在于：所述时钟数据模块包括实时时钟芯片U2、时钟晶振Y2和校准电容C7、C8，实时时钟芯片U2的1#脚与电源Vcc连接，2#脚与晶体Y2、电容C7的一端相连，3#脚连接晶体Y2的另一端和电容C8的一端，电容C7、C8的另一端相互连接后与公共地端相连，4#脚连接到公共地端，实时时钟芯片U2的5#、6#、7#脚分别连接到微型处理器U1的3#、2#、1#脚。
4.如权利要求1所述的用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，其特征在于：所述参数设定模块包括独立的五个按键开关，五个所述按键开关的一端并联在一起后与地相连，五个按键开关的另一端分别连接到微型处理器U1的35#～39#脚。
5.如权利要求1所述的用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，其特征在于：所述温度传感器模块包括单总线数字温度传感器芯片W1和电阻R24，所述单总线数字温度传感器芯片W1的2#脚连接电阻R24的一端和微型处理器U1的24#脚，电阻R24的另一端连接单总线数字温度传感器芯片W1的3#脚并与电源Vcc相连接，单总线数字温度传感器芯片W1的1#脚与地相连接。
6.如权利要求1所述的用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，其特征在于：所述信号驱动模块包括电阻R23、三极管VT3、二极管VD5和继电器RLY，电阻R23的一端与微型处理器U1的34#脚相连接，电阻R23的另一端连接三极管VT3的基极，三极管VT3的集电极连接继电器RLY线圈的一端2#脚和二极管VD5的阳极，继电器RLY线圈的另一端1#脚与二极管VD5的阴极相连后一起连接到+12V电源上，三极管VT3的发射极连接公共地端，继电器RLY的6#脚为动触点，5#、4#脚为静触点。
7.如权利要求1所述的用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，其特征在于：所述电源模块为直流稳压电源电路，包括电源变压器T、整流桥VD1～VD4、集成稳压电路IC1、IC2和滤波电容C1～C6；电源变压器T的1#、2#端接市电220V交流电，电源变压器T的3#、4#端连接VD1～VD4整流桥的输入端，VD1～VD4整流桥的正极端连接滤波电容C1的正极、滤波电容C2的一端和稳压集成电路IC1的1#脚，稳压集成电路IC1的3#脚即电源模块的+12V输出端连接滤波电容C3的正极、滤波电容C4的一端和集成稳压电路IC2的1#脚，IC2的3#脚即电源模块的VCC5V输出端连接滤波电容C5的正极和电容C6的一端，VD1～VD4整流桥的负极端以及滤波电容C1～C6的负极共同连接到公共地端。
8.如权利要求1至7任一权利要求所述的用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，其特征在于：所述微控制单元模块的数据输出端电连接有显示太阳能采暖供热系统工作状态的LED状态指示模块、与计算机进行数据传输的通信接口模块和显示太阳能采暖供热系统工作参数的LCD液晶显示模块。
9.如权利要求8所述的用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，其特征在于：
所述LED状态指示模块包括发光二极管LED1、LED2和电阻R16、R17，发光二极管LED1的负极与微型处理器U1的33#脚相连接，发光二极管LED1正极连接电阻R16，发光二极管LED2的负极与微型处理器U1的32#脚相连接，发光二极管LED2的正极连接电阻R17，电阻R16、R17的另一端相连后与电源Vcc连接；
所述的LCD液晶显示模块包括LCD液晶显示屏、背光驱动电阻R20～R22、三极管VT1、VT2和显示屏亮度调整可变电阻PR1，LCD液晶显示屏的1#脚连接可调电阻PR1的一端后与地相连；LCD液晶显示屏的2#脚连接可调电阻PR1的另一端和电源Vcc端，LCD液晶显示屏的3#脚接可调电阻PR1的滑动触头端；LCD液晶显示屏的7#、8#、9#脚分别与微型处理器U1的25#、26#、27#脚相连接；LCD液晶显示屏的10#～14#脚分别连接到微型处理器U1的4#～8#脚；LCD液晶显示屏的16#脚与地相连接；LCD液晶显示屏的15#脚连接该电路中的背光驱动电路的晶体三极管VT2的发射极，晶体三极管VT2的集电极连接电阻R21和电源Vcc端，电阻R21的另一端连接晶体三极管VT1的集电极和电阻R22，电阻R22另一端连接晶体三极管VT2的基极，晶体三极管VT1的发射极与地相连，晶体三极管VT1的基极连接电阻R20，电阻R20的另一端连接微型处理器U1的13#脚。
10.如权利要求8所述的用于太阳能采暖供热系统的供热转换控制装置，其特征在于：所述通信接口模块为RS-485通信接口，包括RS-485收发芯片U5和外围电阻R25、R26、R27，RS-485收发芯片U5的1#和4#脚对应连接微型处理器U1的10#和11#脚，RS-485收发芯片U5的2#、3#脚并联后连接微型处理器U1的28#脚，RS-485收发芯片U5的8#脚接电阻R25的一端和电源Vcc，RS-485收发芯片U5的6#和7#脚为通信输入输出端口，RS-485收发芯片U5的6#脚还连接电阻R25的另一端和电阻R26的一端，R26的另一端连接RS-485收发芯片U5的7#脚和电阻R27的一端，R27的另一端连接收发芯片U5的5#脚并接地。
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