CN104180545B - 一种水箱及太阳能热水器联合水位控制装置 - Google Patents

一种水箱及太阳能热水器联合水位控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种水箱及太阳能热水器联合水位控制装置。该装置包括水泵、电机、水箱水位传感器、水箱、热水器水位传感器、太阳能热水器、电磁阀、水位联合控制模块；水箱置于太阳能热水器上方，水位联合控制模块的第一信号输入端与水箱水位传感器连接，第一信号输出端控制驱动电机，第二信号输入端与设于太阳能热水器中的热水器水位传感器连接，第二信号输出端控制电磁阀开关闭合。本装置借助水箱和太阳能热水器放置的高度差巧妙的利用了水的重力势能，实现了由水泵驱动一路水管对水箱及太阳能热水器水位进行联合自动控制，大幅度提升了农村生产生活效率，极大程度上减少了水资源的浪费。

Description

一种水箱及太阳能热水器联合水位控制装置
技术领域
本发明涉及农村家居领域，涉及一种水箱及太阳能热水器联合水位控制装置。
背景技术
随着新农村建设的发展，自来水及太阳能热水器已被广泛应用于农村家庭的生活中。然而有别于城市供水系统中由水厂统一供水，农村家庭中水源较多来自于井水，即利用水泵将井水抽至屋顶水箱及太阳能热水器中存储，而后供于生产生活。不同于城市中太阳能热水器无需考虑水源供水过程，故只需电磁阀及水位传感器便可实现自动注水过程。而在多数农村地区由于每户家庭都需单独水源供给从而需要综合考虑水箱、太阳能热水器及水泵的协调控制。
目前农村家庭中水源供给多由两路独立水管共用水泵分别连接水箱及太阳能热水器。当用户觉察水箱缺水时，手动启动水泵抽水，在听到水箱灌满后余水通过溢水管流出时，用户手动关闭水泵完成注水过程。太阳能热水器的注水过程也采用同样方式。整个抽水过程需用户时刻关注不仅耗时费力，且长而久之造成了水资源的较大浪费。
发明内容
本发明是针对现有技术的不足，提供了一种水箱及太阳能热水器联合水位控制装置。
本发明水箱及太阳能热水器联合水位控制装置主要包括水泵、电机、水箱水位传感器、水箱、热水器水位传感器、太阳能热水器、电磁阀、水位联合控制模块；
水箱置于太阳能热水器上方，水位联合控制模块的第一信号输入端与置于水箱内的水箱水位传感器连接，第一信号输出端控制驱动电机，电机带动水泵；水泵的进水口通过水管与水井连接，出水口通过水管与水箱连接；水箱的底部设有出水口，该出水口通过水管与电磁阀的进水端连接；电磁阀的出水端通过水管与太阳能热水器连接；水位联合控制模块的第二信号输入端与设于太阳能热水器中的热水器水位传感器连接，第二信号输出端控制电磁阀开关闭合；
所述的水箱内设有多个水箱水位传感器，各水箱水位传感器位于水箱的不同水位处，用于检测水箱内水位，并设定最低水位与最高水位的水箱水位传感器；
所述的太阳能热水器内设有多个热水器水位传感器，各热水器水位传感器位于太阳能热水器的不同水位处，用于检测太阳能热水器内水位，并分别设定最低水位与最高水位的热水器水位传感器；
所述的水位联合控制模块包括单片机AT89C52、电阻R1～R10、电容C1～C3、发光二极管LED1～LED2、二极管D1～D2、开关S1、电磁继电器L1～L2、光电耦合器T1～T2、晶振Y1；单片机AT89C52的XTAL1端与晶振Y1的一端、第一电容C1的一端连接，XTAL2端与晶振Y1的另一端、第二电容C2的一端连接，P1.0端与第二电阻R2的一端、最低水位水箱水位传感器B2的信号输出端连接，P1.1端与第一电阻R1的一端、最高水位水箱水位传感器LT1的信号输出端连接，P1.2端与第一光电耦合器T1的2脚连接，P1.3端与第一发光二极管LED1的阴极连接，P2.3端与第二发光二极管LED2的阴极连接，P2.2端与第二光电耦合器T2的2脚连接，P2.1端与第八电阻R8的一端、最高水位热水器水位传感器LT2的信号输出端的阴极连接，P2.0端与第七电阻R7的一端、最低水位热水器水位传感器B2的信号输出端的阴极连接，EA端与第三电容C3的一端、开关S1的一端连接后接5V电压电源，RST端与第三电容C3的另一端、第六电阻R6的一端、第五电阻R5的一端连接；第一光电耦合器T1的4脚与第一二极管D1的阳极、第一电磁继电器L1的14脚连接，第三电阻R3的一端与5V电源正极相连，另一端连接第一光电耦合器T1的1脚，第一光电耦合器T1的3脚接地；第一电磁继电器L1的13脚与第一二极管D1的阴极连接后接12V电压电源，第一电磁继电器L1的9脚与电机M的一端连接，第一电磁继电器L1的5脚接交流电220V电压，电机M的另一端接交流电220V电压；第三电阻R3的另一端接5V电压；第二光电耦合器T2的4脚与第二二极管D2的阳极、第二电磁继电器L2的14脚连接，第九电阻R9的一端与5V电源正极相连，另一端连接第一光电耦合器T2的1脚，第一光电耦合器T2的3脚接地；第二电磁继电器L2的13脚与第二二极管D2的阴极连接后接12V电压电源，第二电磁继电器L2的9脚与电磁阀Q的一端连接，第二电磁继电器L2的14脚接12V电压，电磁阀Q的另一端接地；第九电阻R9的另一端接5V电压；第一电容C1的另一端与第二电容C2的另一端连接后接地，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的另一端连接后接地，第七电阻R7的另一端与第八电阻R8的另一端连接后接地，第一发光二极管LED1的另一端与第四电阻R4的一端连接，第二发光二极管LED2的另一端与第十电阻R10的一端连接，第五电阻R5的另一端与开关S1的另一端连接，第四电阻R4的另一端、第十电阻R10的另一端、水箱水位传感器A1、热水器水位传感器A2接5V电压，第六电阻R6的另一端接地。
所述的第一电磁继电器L1、第二电磁继电器L2的型号均为欧姆龙MY3N-D2,第一光电耦合器T1、第二光电耦合器T2的型号均为TLP521-1。
本发明的有益效果：
本发明装置借助水箱和太阳能热水器放置的高度差巧妙的利用了水的重力势能，实现了由水泵驱动一路水管对水箱及太阳能热水器水位进行联合自动控制，大幅度提升了农村生产生活效率，极大程度上减少了水资源的浪费。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为水位联合控制模块的电路图；
图3为水位联合控制模块的控制程序流程图；
图4为本发明太阳能热水器工作流程示意图；
图5为本发明水箱工作流程示意图；
图中，水井1、水泵2、电机3、水箱水位传感器4、水箱5、热水器水位传感器6、太阳能热水器7、电磁阀8、水位联合控制模块9。
具体实施方式
下面通过附图和实例，对本发明的具体实施方案做进一步的详细描述。
如图1所示，本发明水箱及太阳能热水器联合水位控制装置主要包括水泵2、电机3、水箱水位传感器4、水箱5、热水器水位传感器6、太阳能热水器7、电磁阀8、水位联合控制模块9；
水箱5置于太阳能热水器7上方，水位联合控制模块9的第一信号输入端与置于水箱5内的水箱水位传感器4连接，第一信号输出端控制驱动电机3，电机3带动水泵2；水泵2的进水口通过水管与水井1连接，出水口通过水管与水箱5连接；水箱5的底部设有出水口，该出水口通过水管与电磁阀8的进水端连接；电磁阀8的出水端通过水管与太阳能热水器7连接；水位联合控制模块9的第二信号输入端与设于太阳能热水器7中的热水器水位传感器6连接，第二信号输出端控制电磁阀8开关闭合；
所述的水箱5内设有多个水箱水位传感器4(包括A1、B1、C1)，各水箱水位传感器4位于水箱5的不同水位处，用于检测水箱5内水位，并设定最低水位与最高水位的水箱水位传感器4(即B1为最低水位水箱水位传感器、LT1为最高水位水箱水位传感器)；水箱5上还可开有溢水口、生活用水出口；
所述的太阳能热水器7内设有多个热水器水位传感器6(包括A2、B2、C2)，各热水器水位传感器6位于太阳能热水器7的不同水位处，用于检测太阳能热水器7内水位，并分别设定最低水位与最高水位的热水器水位传感器6(即B2为最低水位热水器水位传感器、LT2为最高水位热水器水位传感器)；
如图2所示，所述的水位联合控制模块9包括单片机AT89C52、电阻R1～R10、电容C1～C3、发光二极管LED1～LED2、二极管D1～D2、、开关S1、电磁继电器L1～L2、光电耦合器T1～T2、晶振Y1；单片机AT89C52的XTAL1端与晶振Y1的一端、第一电容C1的一端连接，XTAL2端与晶振Y1的另一端、第二电容C2的一端连接，P1.0端与第二电阻R2的一端、最低水位水箱水位传感器B2的信号输出端连接，P1.1端与第一电阻R1的一端、最高水位水箱水位传感器LT1的信号输出端连接，P1.2端与第一光电耦合器T1的2脚连接，P1.3端与第一发光二极管LED1的阴极连接，P2.3端与第二发光二极管LED2的阴极连接，P2.2端与第二光电耦合器T2的2脚连接，P2.1端与第八电阻R8的一端、最高水位热水器水位传感器LT2的信号输出端的阴极连接，P2.0端与第七电阻R7的一端、最低水位热水器水位传感器B2的信号输出端的阴极连接，EA端与第三电容C3的一端、开关S1的一端连接后接5V电压电源，RST端与第三电容C3的另一端、第六电阻R6的一端、第五电阻R5的一端连接；第一光电耦合器T1的4脚与第一二极管D1的阳极、第一电磁继电器L1的14脚连接，第三电阻R3的一端与5V电源正极相连，另一端连接第一光电耦合器T1的1脚，第一光电耦合器T1的3脚接地；第一电磁继电器L1的13脚与第一二极管D1的阴极连接后接12V电压电源，第一电磁继电器L1的9脚与电机M的一端连接，第一电磁继电器L1的5脚接交流电220V电压，电机M的另一端接交流电220V电压；第三电阻R3的另一端接5V电压；第二光电耦合器T2的4脚与第二二极管D2的阳极、第二电磁继电器L2的14脚连接，第九电阻R9的一端与5V电源正极相连，另一端连接第一光电耦合器T2的1脚，第一光电耦合器T2的3脚接地；第二电磁继电器L2的13脚与第二二极管D2的阴极连接后接12V电压电源，第二电磁继电器L2的9脚与电磁阀Q的一端连接，第二电磁继电器L2的14脚接12V电压，电磁阀Q的另一端接地；第九电阻R9的另一端接5V电压；第一电容C1的另一端与第二电容C2的另一端连接后接地，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的另一端连接后接地，第七电阻R7的另一端与第八电阻R8的另一端连接后接地，第一发光二极管LED1的另一端与第四电阻R4的一端连接，第二发光二极管LED2的另一端与第十电阻R10的一端连接，第五电阻R5的另一端与开关S1的另一端连接，第四电阻R4的另一端、第十电阻R10的另一端、水箱水位传感器A1、热水器水位传感器A2接5V电压，第六电阻R6的另一端接地。
所述的第一电磁继电器L1、第二电磁继电器L2的型号均为欧姆龙MY3N-D2,第一光电耦合器T1、第二光电耦合器T2的型号均为TLP521-1。
如图3所示，水箱5的2个水位信号分别由单片机AT89C52的p1.0端和p1.1端输入，这两个信号共有4种组合状态，如下表1所示。其中第四种组合状态在正常情况下是不可能发生的，但在设计中还是应该考虑到，并作为一种故障状态。
控制信号由单片机AT89C52的p1.2端输出，为了提高控制的可靠性而使用了光电耦合器T1，由其控制电磁继电器L1从而带动电机M工作。
由单片机AT89C52的p1.3端输出报警信号，驱动第一发光二极管LED1发红光进行报警。
表1
P1.0 P1.1 操作
0 0 电机运转
1 0 维持现状
1 1 电机停止
0 1 故障报警
太阳能热水器7的2个水位信号由单片机AT89C52的p2.0端和p2.1端输入，这两个信号共有4种组合状态，如下表2所示。其中第四种组合状态在正常情况下是不可能发生的，但在设计中还是应该考虑到，并作为一种故障状态。
控制信号由单片机AT89C52的p2.2端输出，为了提高控制的可靠性而使用了光电耦合器T2，由其控制电磁继电器L2从而控制电磁阀Q的打开和关闭。
由单片机AT89C52的p2.3端输出报警信号，驱动第二发光二极管LED2发黄光进行报警。
表2
P2.0 P2.1 操作
0 0 电磁阀打开
1 0 维持现状
1 1 电磁阀关闭
0 1 故障报警
如图4所示，当太阳能热水器9内水到达最低水位时，水位联合控制模块9内单片机AT89C52接收到热水器水位传感器6(B2、C2)的水位信号(P2.0＝0，P2.1＝0)，单片机AT89C52控制安置在水箱5和太阳能热水器7之间水管上的电磁阀8开关打开，利用水的重力势能实现向太阳能热水器7内注水；当太阳能热水器9内水到达高水位时，水位联合控制模块9内单片机AT89C52接收到热水器水位传感器6(B2、C2)的水位信号(P2.0＝1，P2.1＝1)，单片机AT89C52控制电磁阀8开关闭合，完成太阳能热水器7的自动注水过程；
如图5所示，当水箱4内水到达最低水位时，水位联合控制模块9内单片机AT89C52接收到水箱水位传感器4(B1、C1)的水位信号(P1.0＝0，P1.1＝0)，单片机AT89C52控制驱动电机3工作，使水泵2从水井1通过水管向水箱5注水；当水箱4内水到达最高水位时，水位联合控制模块9内单片机AT89C52接收到水箱水位传感器4(B1、C1)的水位信号(P1.0＝1，P1.1＝1)，单片机AT89C52停止水泵2工作，结束抽水作业完成水箱5的自动注水过程。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种水箱及太阳能热水器联合水位控制装置，其特征在于主要包括水泵、电机、水箱水位传感器、水箱、热水器水位传感器、太阳能热水器、电磁阀、水位联合控制模块；
水箱置于太阳能热水器上方，水位联合控制模块的第一信号输入端与置于水箱内的水箱水位传感器连接，第一信号输出端控制驱动电机，电机带动水泵；水泵的进水口通过水管与水井连接，出水口通过水管与水箱连接；水箱的底部设有出水口，该出水口通过水管与电磁阀的进水端连接；电磁阀的出水端通过水管与太阳能热水器连接；水位联合控制模块的第二信号输入端与设于太阳能热水器中的热水器水位传感器连接，第二信号输出端控制电磁阀开关闭合；
所述的水箱内设有多个水箱水位传感器，各水箱水位传感器位于水箱的不同水位处，用于检测水箱内水位，并设定最低水位与最高水位的水箱水位传感器；
所述的太阳能热水器内设有多个热水器水位传感器，各热水器水位传感器位于太阳能热水器的不同水位处，用于检测太阳能热水器内水位，并分别设定最低水位与最高水位的热水器水位传感器；
所述的水位联合控制模块包括单片机AT89C52、电阻R1～R10、电容C1～C3、发光二极管LED1～LED2、二极管D1～D2、开关S1、电磁继电器L1～L2、光电耦合器T1～T2、晶振Y1；单片机AT89C52的XTAL1端与晶振Y1的一端、第一电容C1的一端连接，XTAL2端与晶振Y1的另一端、第二电容C2的一端连接，P1.0端与第二电阻R2的一端、最低水位水箱水位传感器B2的信号输出端连接，P1.1端与第一电阻R1的一端、最高水位水箱水位传感器LT1的信号输出端连接，P1.2端与第一光电耦合器T1的2脚连接，P1.3端与第一发光二极管LED1的阴极连接，P2.3端与第二发光二极管LED2的阴极连接，P2.2端与第二光电耦合器T2的2脚连接，P2.1端与第八电阻R8的一端、最高水位热水器水位传感器LT2的信号输出端的阴极连接，P2.0端与第七电阻R7的一端、最低水位热水器水位传感器B2的信号输出端的阴极连接，端与第三电容C3的一端、开关S1的一端连接后接5V电压电源，RST端与第三电容C3的另一端、第六电阻R6的一端、第五电阻R5的一端连接；第一光电耦合器T1的4脚与第一二极管D1的阳极、第一电磁继电器L1的14脚连接，第三电阻R3的一端与5V电源正极相连，另一端连接第一光电耦合器T1的1脚，第一光电耦合器T1的3脚接地；第一电磁继电器L1的13脚与第一二极管D1的阴极连接后接12V电压电源，第一电磁继电器L1的9脚与电机M的一端连接，第一电磁继电器L1的5脚接交流电220V电压，电机M的另一端接交流电220V电压；第三电阻R3的另一端接5V电压；第二光电耦合器T2的4脚与第二二极管D2的阳极、第二电磁继电器L2的14脚连接，第九电阻R9的一端与5V电源正极相连，另一端连接第一光电耦合器T2的1脚，第一光电耦合器T2的3脚接地；第二电磁继电器L2的13脚与第二二极管D2的阴极连接后接12V电压电源，第二电磁继电器L2的9脚与电磁阀Q的一端连接，第二电磁继电器L2的14脚接12V电压，电磁阀Q的另一端接地；第九电阻R9的另一端接5V电压；第一电容C1的另一端与第二电容C2的另一端连接后接地，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的另一端连接后接地，第七电阻R7的另一端与第八电阻R8的另一端连接后接地，第一发光二极管LED1的另一端与第四电阻R4的一端连接，第二发光二极管LED2的另一端与第十电阻R10的一端连接，第五电阻R5的另一端与开关S1的另一端连接，第四电阻R4的另一端、第十电阻R10的另一端、水箱水位传感器A1、热水器水位传感器A2接5V电压，第六电阻R6的另一端接地。
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