CN105423567A - 一种温差发电燃气热水器控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温差发电燃气热水器控制器，包括温差发电模块和智能控制板，所述的温差发电模块连接有充电电池，所述的充电电池与智能控制板连接，所述的智能控制板包括微控制器、无线通信模块、温度传感器、按键显示模块和提示器。本发明通过温差发电模块将热能转换为电能，并储存在充电电池上，实现了自供电和能量保存的技术效果；通过温度传感器得到水温信息，通过相对应的遥控器与无线通信模块连接，可进行无线控制，使人们在使用燃气热水器时，更加实用便利，安全可靠。

Description

一种温差发电燃气热水器控制器

技术领域

本发明涉及燃气热水器控制器领域，尤其涉及一种温差发电燃气热水器控制器。

背景技术

燃气热水器又称燃气热水炉，它是指以燃气作为燃料，通过燃气燃烧产生的高温热量传递到流经热交换器的冷水中以达到制备热水目的的一种热水器。由于我国的实际情况和使用习惯，燃气热水器仍是众多消费者的首选。优点就是热效率高、加热速度快、温度调节稳定、可多人连续使用、水温恒定，购置费用便宜。

燃气热水器需要电能来供控制器使用，现有的供电方式一般采用外接电源供电或电池供电，电池为不可再生的能源，需要经常更换电池，不仅需要人们有一定的动手能力，而且废电池容易造成环境污染；而采用外接电源供电，除了需要支出一定的电费，同时会进一步加剧国内的供电紧张，而且无法逃避停电对其造成的影响，即在停电时，此类控制器就无法正常工作。

针对以上现象，申请号201420008932.6的一种自供电燃气热水器，通过水轮发电机连接在水管道上，利用水流发电，将温差发电片设置在燃烧室的外壁，利用温差发电，并将电能存储在蓄电池，供燃气热水器上的用电电路使用，申请号201320302178.2的一种自发电式燃气热水器，利用水轮机带动发电机，并将电能存储在蓄电池，同时设置有显示器，来显示温度及故障代码。

然而水力发电或温差发电始终得不到广大用户的认可，甚至未真正进入市场，对于个人家庭来说，安装一个自供电装置的费用都超过了用电产生的电费，而且麻烦，且不如直接用电来的直接；对于工业生产来说，在生产的过程中直接加入该装置，会增加生产成本，且该功能无法说服用户多花钱来承担这部分的生产成本，总结起来为功能太过单一，吸引力不够。

然而随着社会的进步，人们越来越追求高效便利的生活，通常家用电器都配备相应的遥控器来方便人们使用，现有的燃气热水器一般都要放置在人们够的着的地方，人们才能进行控制，局限性较大，如果燃气热水器可以配备遥控器的使用，不仅使燃气热水器的安装位置更加灵活合理，同时也方便人们进行控制，为此，有必要生产一种能配合遥控器进行无线控制，同时又能自供电的燃气热水器控制器。

发明内容

本发明为解决上述问题提供一种温差发电燃气热水器控制器，通过温差发电模块将热能转换为电能，并储存在充电电池上，实现了自供电和能量保存的技术效果；通过温度传感器得到水温信息，通过相对应的遥控器与无线通信模块连接，可进行无线控制，使人们在使用燃气热水器时，更加实用便利，安全可靠，实现了便捷高质量的生活。

为实现上述目的，达到上述效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种温差发电燃气热水器控制器，包括温差发电模块和智能控制板，所述的温差发电模块连接有充电电池，所述的充电电池与智能控制板连接，所述的智能控制板包括微控制器、无线通信模块、温度传感器、按键显示模块和提示器，所述的温差发电模块与燃气热水器本体内的冷端、热端相接触，将热能转换为电能，储存在充电电池上，供智能控制板工作，根据温度传感器得到水温信息，供微控制器分析使用，所述的无线通信模块为ZigBee模块或NRF模块或Bluetooth模块或WIFI模块。

进一步的，所述的温度传感器可等效替换为至少能同时检测水温、水压、水流流速的复合传感器。

进一步的，所述的无线通信模块可接收相应遥控器的遥控信号，并将其信息传输到微控制器上进行处理，使人们可以通过遥控器来控制燃气热水器本体的工作。

进一步的，所述的智能控制板包括电能收集电路、电池管理电路，所述的温差发电模块经电能收集电路后与电池管理电路连接，所述的充电电池与电池管理电路连接。

进一步的，所述的按键显示模块包括显示模块和按键模块，所述的显示模块为数码管显示或液晶屏显示，所述的按键模块包括冬夏转换按钮、火力调节按钮和水温调节按钮。

进一步的，所述的充电电池可替换为超级电容，所述的温差发电模块经整流电路后与超级电容连接。

进一步的，所述的提示器为蜂鸣器或喇叭。

本发明的有益效果是：

一种温差发电燃气热水器控制器，相对于目前的燃气热水器来说，具有以下优点：

1、相较于采用干电池供电或外部电源供电，本发明采用温差发电模块将热能转换为电能，并储存在充电电池上，实现了自供电和能量保存的技术效果，避免了废电池对环境的污染和用电电费的支出；停电时，存储在充电电池上的电能能持续提供控制器正常工作；同时，温差发电还具有其他发电形式不可比拟的优点：安全可靠，使用寿命长，维护费用低，没有噪声；可以利用太阳能、放射性同位素辐射等热源；能适应任何特殊气候的地区使用；

2、本发明通过复合传感器得到水温、水压、水流流速信息，并将该信息提供给微控制器使用，微控制器可以根据该信息算出加热功率等信息，以提高加热效率，降低能源消耗；用户可通过遥控器对燃气热水器进行无线控制，不仅使燃气热水器的安装位置更加灵活合理，同时人们在使用燃气热水器时更加智能便捷，安全可靠；

3、同时本发明所使用的无线通信模块相对于传统的红外遥控来说，具有不易受热源、阳光源、温度、射频辐射干扰，穿透力强，不易被物体遮挡，传输距离较长等优点，所以其遥控范围更广，使用更加灵活；

综上，本发明是一种能够能配合遥控器进行无线控制，同时又能自供电的温差发电燃气热水器控制器。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后，本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明涉及的一种温差发电燃气热水器控制器的框架示意图；

图2为本发明涉及的一种温差发电燃气热水器控制器连接在管道上的示意图；

图3为本发明涉及的智能控制板和充电电池的示意图；

图4为本发明涉及的温差发电模块的位置示意图；

图5为本发明涉及的温差发电模块的结构示意图；

图6为本发明涉及的温度传感器的驱动电路示意图；

图7为本发明涉及的蜂鸣器的驱动电路示意图。

其中，燃气热水器本体1、冷端11、热端12、进水口13、出水口14、智能控制板31、微控制器311、无线通信模块312、温度传感器313、按键显示模块314、显示模块3141、按键模块3142、提示器315、充电电池32、温差发电模块33。

图6-图7中，VT1为NPN型的三极管，R1-R3为电阻，C1为电容，VCC为工作电压，BH为温度传感器，BUZ为蜂鸣器，AD1为微控制器的模数转换接口，IO1为微控制器的输出输入接口。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明：

如图1-图7所示，一种温差发电燃气热水器控制器，包括温差发电模块33和智能控制板31，所述的温差发电模块33连接有充电电池32，所述的充电电池32与智能控制板31连接，所述的智能控制板31包括微控制器311、无线通信模块312、温度传感器313、按键显示模块314和提示器315，所述的温差发电模块33与燃气热水器本体1内的冷端11、热端12相接触，将热能转换为电能，储存在充电电池32上，供智能控制板31工作，根据温度传感器313得到水温信息，供微控制器311分析使用，所述的无线通信模块312为ZigBee模块或NRF模块或Bluetooth模块或WIFI模块。

进一步的，所述的温度传感器313可等效替换为至少能同时检测水温、水压、水流流速的复合传感器。

进一步的，所述的无线通信模块312可接收相应遥控器的遥控信号，并将其信息传输到微控制器311上进行处理，使人们可以通过遥控器来控制燃气热水器本体1的工作。

进一步的，所述的智能控制板31包括电能收集电路、电池管理电路，所述的温差发电模块33经电能收集电路后与电池管理电路连接，所述的充电电池32与电池管理电路连接。

进一步的，所述的按键显示模块314包括显示模块3141和按键模块3142，所述的显示模块3141为数码管显示或液晶屏显示，所述的按键模块3142包括冬夏转换按钮、火力调节按钮和水温调节按钮。

进一步的，所述的充电电池32可替换为超级电容，所述的温差发电模块33经整流电路后与超级电容连接。

进一步的，所述的提示器315为蜂鸣器或喇叭。

具体实施例

根据图1-图5所示，本发明的一种温差发电燃气热水器控制器放置在燃气热水器本体1内，将温差发电模块33连接在燃气热水器本体1内的冷端11、热端12之间，燃气热水器本体1上的进水口13与冷端11连接，出水口14与热端12连接，并配合相应的遥控器使用，其与燃气热水器本体1、遥控器组合起来使用的工作过程如下：

1）、自供电：温差发电模块33处在冷端11、热端12之间，形成电势差，输出直流电；

2）、储电：直流电经电能收集电路后传输到电池管理电路，最后传输到充电电池32中完成电能量保存；

3）、采集水温信息：温度传感器313采集水管道内的水温信息，并将水温信息送至微控制器311；

4）、分析控制：微控制器311对水温信息进行分析处理，由于水管道内的大小和水流速基本保持一致，该温度传感器313采集冷水管内的水温，即未加热前的实际水温，与用户设定要加热后水温信息进行比较，从而由微控制器311算出加热功率，并控制燃气的加热；

5）、预警提醒：由微控制器311发出预警提醒信号使提示器315发出预警提醒；

6）、控制：用户可以在相对应的遥控器进行控制，无线通信模块312接收遥控器上的控制信号，并将其信息传输到微控制器311上进行处理，从而控制整个控制器的工作状态；

7）、按键显示：用户可以通过包括冬夏转换按钮、火力调节按钮、水温调节按钮的按键模块3142进行输入控制，由微控制器311接收这些控制指令并完成控制操作；显示模块3141上显示当前温度及故障代码等信息；

8）、状态：当温差发电模块33两侧的冷端11、热端12不存在温度差，且遥控器未发出控制信号，整个电路处于休眠状态，由充电电池内提供电能；当温差发电模块33两侧的冷端11、热端12不存在温度差，但遥控器发出控制信号，唤醒无线通信模块312，由无线通信模块312唤醒微控制器311，由微控制器311根据接收到的控制指令作出反应；当温差发电模块33两侧的冷端11、热端12存在温度差，即说明用户开始使用燃气热水器本体1，唤醒微控制器311，使微控制器311处于工作状态，不断的采集水温信息，供微控制器311分析处理；

结合图4和图5，温差发电模块33主要由温差发电片组成，本实施例中的温差发电片由31个温差发电单元组成，通过串联来达到所需要的电压，每个温差发电单元N、P两种不同类型的半导体热电材料经过导电性好的导流片串联而成，当冷端11与热端12之间存在温度差，自由电子从温度高端向温度低端扩散，在低温端堆积起来，从而在导体内形成电场，在金属棒两端便引成一个电势差，这种自由电子的扩散作用一直进行到电场力对电子的作用与电子的热扩散平衡为止，即冷端11与热端12之间存在温度差期间，温差发电模块33会持续发电。

图6为本发明涉及的温度采集电路的一种实施例；通过串联电阻R2，降低温度传感器BH上的电流，保护温度传感器BH的正常工作，通过电容C1和电阻R1进行滤波，得到的模拟温度信号通过A/D1传输到微控制器MCU内部的A/D模块转换为数字信号，提供给程序进行处理分析。

图7为本发明涉及的蜂鸣器BUZ的驱动电路示意图；本发明采用蜂鸣器BUZ来作为提示器315，使用I/O1口定时翻转电平驱动蜂鸣器BUZ，在与I/O1连接的中间增加一个三极管VT1驱动，以增加驱动能力使蜂鸣器BUZ响声更大，I/O1上连接有限流电阻R3，起到保护隔离措施。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种温差发电燃气热水器控制器，包括温差发电模块（33）和智能控制板（31），其特征在于：所述的温差发电模块（33）连接有充电电池（32），所述的充电电池（32）与智能控制板（31）连接，所述的智能控制板（31）包括微控制器（311）、无线通信模块（312）、温度传感器（313）、按键显示模块（314）和提示器（315），所述的温差发电模块（33）与燃气热水器本体（1）内的冷端（11）、热端（12）相接触，将热能转换为电能，储存在充电电池（32）上，供智能控制板（31）工作，根据温度传感器（313）得到水温信息，供微控制器（311）分析使用，所述的无线通信模块（312）为ZigBee模块或NRF模块或Bluetooth模块或WIFI模块。

2.根据权利要求1所述的一种温差发电燃气热水器控制器，其特征在于：所述的温度传感器（313）可等效替换为至少能同时检测水温、水压、水流流速的复合传感器。

3.根据权利要求1所述的一种温差发电燃气热水器控制器，其特征在于：所述的无线通信模块（312）可接收相应遥控器的遥控信号，并将其信息传输到微控制器（311）上进行处理，使人们可以通过遥控器来控制燃气热水器本体（1）的工作。

4.根据权利要求1所述的一种温差发电燃气热水器控制器，其特征在于：所述的智能控制板（31）包括电能收集电路、电池管理电路，所述的温差发电模块（33）经电能收集电路后与电池管理电路连接，所述的充电电池（32）与电池管理电路连接。

5.根据权利要求1所述的一种温差发电燃气热水器控制器，其特征在于：所述的按键显示模块（314）包括显示模块（3141）和按键模块（3142），所述的显示模块（3141）为数码管显示或液晶屏显示，所述的按键模块（3142）包括冬夏转换按钮、火力调节按钮和水温调节按钮。

6.根据权利要求1所述的一种温差发电燃气热水器控制器，其特征在于：所述的充电电池（32）可替换为超级电容，所述的温差发电模块（33）经整流电路后与超级电容连接。

7.根据权利要求1所述的一种温差发电燃气热水器控制器，其特征在于：所述的提示器（315）为蜂鸣器或喇叭。