CN103884117A

CN103884117A - 一种太阳空气能全智能控制系统

Info

Publication number: CN103884117A
Application number: CN201410109382.1A
Authority: CN
Inventors: 陈可可
Original assignee: ZHUHAI BAIRUI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHUHAI BAIRUI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明公开了一种太阳空气能全智能控制系统，包括水箱和微处理器，所述微处理器分别连接温度传感器、压力传感器和水位水温传感器，所述水位水温传感器置于水箱之中，所述微处理器还连接驱动器，所述驱动器连接操控设备，所述微处理器还连接有光线传感器，所述温度传感器用于采集外界的环境温度参数；所述压力传感器用于采集操控设备的压力模拟信号参数；所述水位水温传感器用于采集水箱水位和水温模拟信号参数；所述光线传感器用于采集光照强度参数；所述微处理器用于根据以上参数选择以太阳能加热或空气能加热，并控制驱动器驱动操控设备控制水箱的水位、水温。本发明可智能选择太阳能或空气能加热方式，降低噪音，节省能源。

Description

一种太阳空气能全智能控制系统

技术领域

本发明涉及智能控制领域，特别是一种太阳空气能全智能控制系统。

背景技术

太阳空气能智能控制系统是将太阳能热水器和空气能热泵热水器有效结合，从太阳能中提取尽可能多的热量，同时相对于单一的太阳能热水器又减少了其受时间和天气影响的不足和安装使用的局限性。

由于太阳能、空气能的控制系统基本上由国际组织制定，且许多国外的芯片生产厂商参与了芯片的制定，所以国外厂商具备先发优势和技术优势，在国内，目前所有的太阳能、空气能控制芯片全是依赖进口。但最近几年国内厂商通过技术消化吸收，自主研发生产出多种嵌入式芯片产品，也可以渐渐在太阳能空气能控制器上使用。

虽然近年来本土企业在太阳能、空气能热水器产品的研发中取得了一定的进步，但95％企业的控制系统仍为单一模式，俗称“温控模式”，而且大多只能单独支持太阳能热水器或空气能热水器，因此在很大程度上限制了节能总效果。

现有的热水器在使用时，大部份热水是在晚上18：00到23：00使用的，热水被大量使用后，现在市面上所有的热水系统都会首先将大量的冷水补充进来，然后再启动空气能热水器将水箱内的水加热至设定温度。这会产生三个问题：1.水泵上水和空气能加热水都将产生噪音，导致下面居住的人无法正常睡觉，然而晚上12：00正是睡觉时间。2.夜晚用空气能热水器将热水加热将导致整箱热水摆在那里散热，而且这个时段也没必要储存大量的热水摆在那里散热。3.如果第二天阳光充足，太阳能将被白白的浪费掉，因为在晚上，水箱里的水已经用空气能加热了，导致免费的热能被浪费。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种太阳空气能全智能控制系统，合理地控制太阳能加热与空气能加热，提高节能效率。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种太阳空气能全智能控制系统，包括水箱和微处理器，所述微处理器分别连接温度传感器、压力传感器和水位水温传感器，所述水位水温传感器置于水箱之中，所述微处理器还连接驱动器，所述驱动器连接操控设备，所述微处理器还连接有光线传感器，其中：

所述温度传感器用于采集外界的环境温度参数；

所述压力传感器用于采集操控设备的压力模拟信号参数；

所述水位水温传感器用于采集水箱水位和水温模拟信号参数；

所述光线传感器用于采集光照强度参数；

所述微处理器用于根据以上参数选择以太阳能加热或空气能加热，并控制驱动器驱动操控设备控制水箱的水位、水温。

进一步，所述微处理器根据光照强度参数判断处于夜间时，若水位参数显示水箱中水位不足，则控制驱动器驱动操控设备将水添加至水箱的最低水位线，并根据水温参数将水箱中的水加热至固定温度。

进一步，所述固定温度为介于20°至60°之间的特定值。

进一步，所述微处理器根据光照强度判断处于白昼时，则根据光照强度智能决定水箱中水位，并根据距离用水高峰期的时间判断选择太阳能或空气能加热方式。

进一步，所述微处理器在判断出光照强度充足时，则选择太阳能加热方式，否则选择空气能加热方式。

进一步，所述微处理器在启动空气能加热方式时，所述微处理器根据设定水位、水温值和水箱的实际水位、水温值的差控制驱动器驱动操控设备调节水箱的水位与水温。

进一步，所述控制系统还包括与微处理器连接的输入及显示设备，所述输入设备用于设置控制系统的断电间隔时间，微处理器在检测达到间隔时间时，自动控制断电，所述显示设备用于显示水箱的水位、水温、压力参数。

进一步，所述输入设备还用于设置自动换水时间及与换水时间对应的水箱水位值，当所述微处理器在检测到达换水时间时，若水箱中的水位高于设定的水箱水位值，则自动控制驱动器驱动操控设备排放水箱中的水。

进一步，所述控制系统还包括电源，所述操控设备包括电磁阀、轴流风扇、压缩机、四通阀及循环水泵。

进一步，所述微处理器为高性能、低功耗的8位AVR微处理器ATmega48单片机，所述光线传感器为EL7900光传感器，所述温度传感器为DS18B20传感器，所述压力传感器采用MPXM53。

本发明的有益效果是：

本发明采用一种太阳空气能全智能控制系统，设置互相并联的温度传感器、压力传感器、水位水温传感器及光线传感器，当微处理器判断处于夜晚时，不需要将水箱中的水加满，只需要加到一个最低水位线即可，并将水箱中的水加热至固定温度，此固定温度一般设定为45°（满足基本的洗澡温度），将上水时间和加热时间大幅度缩短，降低相应的夜晚上水及加热噪音。水箱中的也不会有大量的热水，避免了热量的散失，而到次日，本发明的控制系统则可以结合用户的设定及当时的光线充足程度，智能决定水箱中的水位。当微处理器判断处于白昼时，根据光照强度智能决定水箱中水位，以避免重复加热及不合理加热过多热水，并根据距离用水高峰期的时间判断选择太阳能或空气能加热方式，当太阳能充足时，选择太阳能加热方式，否则选择空气能加热方式。本发明智能选择太阳能加热与空气能加热，更加有效的减少能源的浪费，增加用户的舒适度。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构组成框图；

图2是本发明的微处理器控制过程示意图。

具体实施方式

参照图1所示，本发明提供了一种太阳空气能全智能控制系统，包括水箱和微处理器，所述微处理器分别连接温度传感器、压力传感器和水位水温传感器，所述水位水温传感器置于水箱之中，所述微处理器还连接驱动器，所述驱动器连接操控设备，所述微处理器还连接有光线传感器，其中：

所述温度传感器用于采集外界的环境温度参数；

所述压力传感器用于采集操控设备的压力模拟信号参数；

所述光线传感器用于采集光照强度参数；

所述控制系统还包括电源，所述操控设备包括电磁阀、轴流风扇、压缩机、四通阀及循环水泵。驱动电磁阀可以控制向水箱中放水，以控制水箱中的水位，驱动对应其它设备则可完成相应功能。

热水器主要用于人们的洗澡、洗头等日常生活，这些活动经常在晚上进行，夜晚热水被大量使用后，现有的热水器在水泵上水和空气能加热水都将产生噪音，影响睡眠状况，同时，空气能热水器为达到预定的水位和温度储存大量的热水，导致热水热量的散失。

本发明则利用微处理器根据光照强度参数判断处于夜间时，若水位参数显示水箱中水位不足，则控制驱动器驱动操控设备将水添加至水箱的最低水位线，并根据水温参数将水箱中的水加热至固定温度。本发明智能的判断在夜晚时，不需要将水箱的水上满，只需要加到一个最低水位线就够了，并将自动关闭进水阀，停止上水。之后，也不会将热水加热到60度，只需要加到固定温度，此固定温度可以为介于20°至60°之间的特定值，本发明设置为45度，这些温度可以满足基本洗澡等温度需要。因此，本发明缩短了上水和加热时间，避免打扰用户睡眠时间，同时避免了热水热量被散热。

次日，当所述微处理器根据光照强度判断处于白昼时，则根据光照强度智能决定水箱中水位，并根据距离用水高峰期的时间判断选择太阳能或空气能加热方式，所述微处理器在判断出光照强度充足时，则选择太阳能加热方式，否则选择空气能加热方式。

本发明结合用户设定的用水高峰期及天气情况，通过光传感器随时判断阳光充足率，智能的决定加水量，以避免重复加热及不合理加热过多热水，并根据距离用水高峰期的时间判断，采用太阳能加热或空气能加热。当太阳能充足时，太阳能机组自动制热热水器水箱中的水；当太阳能不足时，微处理器选择空气能加热，微处理器根据设定水位、水温值和水箱的实际水位、水温值的差控制驱动器控制电磁阀、空气能热泵机组的启动，进而自动调节水位及水温，更加有效的减少能源的浪费，增加用户的舒适度。

为了方便本发明的输入与显示，本发明为所述系统设置了输入与显示设备，所述输入与显示设备与微处理器连接，所述输入设备用于设置控制系统的断电间隔时间，微处理器在检测达到间隔时间时，自动控制断电，所述显示设备用于显示水箱的水位、水温、压力参数等。

所述输入设备还用于设置自动换水时间及与换水时间对应的水箱水位值，当所述微处理器在检测到达换水时间时，若水箱中的水位高于设定的水箱水位值，则自动控制驱动器驱动操控设备排放水箱中的水。

真空管太阳能热水器效率高，在夏季晴天的情况下，不到两天水温可达沸点，若长时间不用水，如出差、旅游等，使水箱内长时间处于高温、高压的状态下，容易促进密封圈的老化，加速聚氨酯的老化、萎缩，有时排气不畅通，压力太大还会使水箱结水垢，甚至胀坏，缩短水箱的寿命。同时热水器好几天未用的水一般都是较热的水，达到70℃以上，在夏天晴朗天气超过2天，水就会沸腾，到夜间会适当降温，使水温保持在60℃－70℃区域时间很长，而这个温度区域是水中细菌繁殖的极佳温度，因此，如好几天或长期不用的热水，水质较差，细菌多，要排放掉，不宜洗澡或用来烧开水饮用等，而且，这样的水洗澡对皮肤不利，长期使用这种水洗澡会引发皮肤病。而本发明的微处理器会自动检测在到达换水时间时，换水时间可由输入设备根据用户的需要设定，可以设置在用户洗澡之后，比如，若用户洗澡时间为夜晚22：00－23：00，则可以将换水时间设置为夜晚24：00，如果此时微处理器检测到水箱中的水位没有变化或高于设定的水箱水位值，则自动安排夜晚放热水并在日出之前上冷水，以免热水重复的加热。若用户长期不在家时，用户可以设置断电的间隔时间，在超过X日后，微处理器将自动断电，使太阳能不再继续加热，直到用户手工启动为止。

一般冬季洗澡温度也就45-50℃，而夏日洗澡最舒适的温度为35-40℃。因此，通常空气能热水器将水温设置在60℃以下，主要是为了防止产生水垢。一般非软化水在60℃以上的时候更容易发生结垢现象，使盘管外附上水垢而影响氟循环的导热效率，或致水循环设备堵塞而不能使用，所以60℃是一个标准线。但空气能热水器热泵水温是可以达到75-80℃的，而太阳能则可以更高。本发明的控制系统将尽量利用太阳能免费的将水温提高到70℃以上，同时在夏季将出水温度控制在35-40℃，冬季的出水温度控制在45-50℃，以避开50-70℃这最容易产生水垢的温度区间。

本发明所述显示设备为液晶显示设备，能实时显示当前时间、水位、水温、光线、空气能热泵机组运转模式的状态，输入设备则可以设定时间、水位、水温等。

本发明的微处理器具有自动检测功能，可自动检测各个执行器件的好坏，当有器件损坏时，则给出相应器件的诊断错误代码，如压缩机进气低压、排气高压及排气高温故障等，减少检测的烦琐和工作量，节约时间和人工。

本发明所采用的太阳能加热是完全免费的，空气能加热只需要普通电加热的1/4热量，通过本发明可尽可能地利用太阳能来免费加热，以节省能源。

参照图2所示，本发明的微处理器采用高性能、低功耗的8位AVR微处理器ATmega48单片机，ATmega48单片机可快速实时将光照度采集、温度采集、压力采集等数据进行处理，实现本发明以上所述功能。且本发明选择光线传感器为EL7900光传感器，温度传感器为DS18B20传感器，压力传感器采用MPXM53。

微处理器控制的对象主要为压缩机、轴流风扇、四通阀、补水电磁阀、循环水泵等，这些设备的控制都是开关量控制，故都采用继电器来控制。微处理器根据采集到(ADC0一ADC5引脚)的水位、温度和压力信号，经过分析处理后驱动压缩机，轴流风扇、四通阀、补水电磁阀、循环水泵等设备做出相关响应，以完成相应的控制。

光照度采集电路采用EL7900光传感器及单片机的ADC电路构，EL7900为可以将光照强度转换成电流的芯片，它的转换范围为1lux到8000lux。它的输出与光照强度成正比关系。Iout = (60uA/100lux)*Lin，可以看出此芯片输出电流的大小于关照强度成倍数关系，Lin为光照强度，单位为lux。实时采集出的光照强度可以精确的识别出当天的天气情况。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种太阳空气能全智能控制系统，包括水箱和微处理器，所述微处理器分别连接温度传感器、压力传感器和水位水温传感器，所述水位水温传感器置于水箱之中，所述微处理器还连接驱动器，所述驱动器连接操控设备，其特征在于，所述微处理器还连接有光线传感器，其中：

所述温度传感器用于采集外界的环境温度参数；

所述压力传感器用于采集操控设备的压力模拟信号参数；

所述光线传感器用于采集光照强度参数；

2.根据权利要求1所述的一种太阳空气能全智能控制系统，其特征在于，所述微处理器根据光照强度参数判断处于夜间时，若水位参数显示水箱中水位不足，则控制驱动器驱动操控设备将水添加至水箱的最低水位线，并根据水温参数将水箱中的水加热至固定温度。

3.根据权利要求2所述的一种太阳空气能全智能控制系统，其特征在于，所述固定温度为介于20°至60°之间的特定值。

4.根据权利要求1或2所述的一种太阳空气能全智能控制系统，其特征在于，所述微处理器根据光照强度判断处于白昼时，则根据光照强度智能决定水箱中水位，并根据距离用水高峰期的时间判断选择太阳能或空气能加热方式。

5.根据权利要求4所述的一种太阳空气能全智能控制系统，其特征在于，所述微处理器在判断出光照强度充足时，则选择太阳能加热方式，否则选择空气能加热方式。

6.根据权利要求5所述的一种太阳空气能全智能控制系统，其特征在于，所述微处理器在启动空气能加热方式时，所述微处理器根据设定水位、水温值和水箱的实际水位、水温值的差控制驱动器驱动操控设备调节水箱的水位与水温。

7.根据权利要求1所述的一种太阳空气能全智能控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括与微处理器连接的输入及显示设备，所述输入设备用于设置控制系统的断电间隔时间，微处理器在检测达到间隔时间时，自动控制断电，所述显示设备用于显示水箱的水位、水温、压力参数。

8.根据权利要求7所述的一种太阳空气能全智能控制系统，其特征在于，所述输入设备还用于设置自动换水时间及与换水时间对应的水箱水位值，当所述微处理器在检测到达换水时间时，若水箱中的水位高于设定的水箱水位值，则自动控制驱动器驱动操控设备排放水箱中的水。

9.根据权利要求1所述的一种太阳空气能全智能控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括电源，所述操控设备包括电磁阀、轴流风扇、压缩机、四通阀及循环水泵。

10.根据权利要求1所述的一种太阳空气能全智能控制系统，其特征在于，所述微处理器为高性能、低功耗的8位AVR微处理器ATmega48单片机，所述光线传感器为EL7900光传感器，所述温度传感器为DS18B20传感器，所述压力传感器采用MPXM53。