CN201983487U - 太阳能和空气能热水器一体机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热水器控制系统技术，尤其涉及一种太阳能和空气能热水器一体机控制系统，其包括有单片机控制电路、驱动电路、键盘及显示电路、用于控制热水器的水箱的进水的电磁阀、用于制热热水器的水箱内的水的太阳能机组和空气能热泵机组。当太阳能充足时，本实用新型可通过太阳能机组自动制热热水器的水箱内的水，为用户供应热水，无需启动空气能热泵机组；当单片机控制电路判断认为太阳能不充足时，单片机控制电路会启动空气能热泵机组来制热热水器的水箱内的水，再为用户供应热水，从而智能化控制空气能热泵机组的启动。因此，本实用新型可实现太阳能机组和空气能热泵机组的一体化控制，而且具有高度智能化的特点。

Description

太阳能和空气能热水器一体机控制系统

技术领域

本实用新型涉及热水器控制系统技术，尤其涉及一种太阳能和空气能热水器一体机控制系统。

背景技术

随着热水器技术的快速发展，太阳能热水器、空气能热水器等单一功能的热水器已经满足不了用户的使用需求。于是，有些厂家设计出了太阳能和空气能热水器一体机，其兼具了太阳能热水器和空气能热水器的两种功能，当太阳能充足时，只需启动太阳能机组即可制热热水器的水箱内的水而进行热水供应，实现环保节能；当太阳能不充足时，可启动空气能热泵机组制热热水器的水箱内的水而进行热水供应，以保证用户的使用需求。

但是，现有技术中太阳能和空气能热水器一体机的控制系统大多采用分别控制的模式，即分为太阳能热水器功能控制系统和空气能热水器功能控制系统，当用户需要使用太阳能热水器功能时，要单独通过太阳能热水器功能控制系统启动太阳能机组；当用户需要使用空气能热水器功能时，要单独通过空气能热水器功能控制系统启动空气能热泵机组。这种太阳能和空气能热水器一体机控制系统智能化程度较低、使用较为不方便。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种高度智能化、使用方便的太阳能和空气能热水器一体机控制系统。

本实用新型的目的通过以下技术措施实现：一种太阳能和空气能热水器一体机控制系统，它包括有单片机控制电路、驱动电路、键盘及显示电路、用于控制热水器的水箱的进水的电磁阀、用于制热热水器的水箱内的水的太阳能机组和空气能热泵机组，驱动电路的输入端与单片机控制电路的驱动信号输出端连接，键盘及显示电路与单片机控制电路的控制显示端连接，电磁阀的控制端与驱动电路的第一输出端连接；所述太阳能机组设置有水位水温检测电路，水位水温检测电路与单片机控制电路的水位水温检测信号输入端连接；所述空气能热泵机组设置有风机、压缩机、四通阀、循环水泵、蒸发温度检测电路、排气温度检测电路、环境温度检测电路，风机的控制端与驱动电路的第二输出端连接，压缩机的控制端与驱动电路的第三输出端连接，四通阀的控制端与驱动电路的第四输出端连接，循环水泵的控制端与驱动电路的第五输出端连接，蒸发温度检测电路的检测信号输出端与单片机控制电路的蒸发温度检测信号输入端连接，排气温度检测电路的检测信号输出端与单片机控制电路的排气温度检测信号输入端连接，环境温度检测电路的检测信号输出端与单片机控制电路的环境温度检测信号输入端连接。

进一步包括电源电路。

所述单片机控制电路采用型号为ATmega48的单片机U1。

所述水位水温检测电路包括水位检测单元、温度检测单元，水位检测单元的检测信号输出端与单片机控制电路的水位检测信号输入端连接，温度检测单元的检测信号输出端与单片机控制电路的水温检测信号输入端连接。

所述水位检测单元采用型号为ATS173的水位传感器，温度检测单元采用热敏电阻温度传感器。

所述蒸发温度检测电路、排气温度检测电路、环境温度检测电路均是采用热敏电阻温度传感器。

所述驱动电路包括集成多路驱动芯片U2，集成多路驱动芯片U2的输出端连接有继电器K1、K2、K3、K4、K5，继电器K1、K2、K3、K4、K5分别连接端子J1、J2、J3、J4、J5。

所述集成多路驱动芯片U2的型号为ULN2003。

所述键盘及显示电路包括液晶显示及键盘驱动单元、液晶显示器，液晶显示器与液晶显示及键盘驱动单元的显示信号输出端连接。

所述液晶显示及键盘驱动单元采用型号为MSM6786的液晶显示/键盘驱动芯片U5。

本实用新型有益效果在于：本实用新型包括有单片机控制电路、驱动电路、键盘及显示电路、用于控制热水器的水箱的进水的电磁阀、用于制热热水器的水箱内的水的太阳能机组和空气能热泵机组。当太阳能充足时，本实用新型可通过太阳能机组自动制热热水器的水箱内的水，为用户供应热水，无需启动空气能热泵机组；当本实用新型的单片机控制电路通过太阳能机组的水位水温检测电路检测到热水器的水箱内的水温达不到用户的需求时，单片机控制电路会判断认为太阳能不充足，于是，单片机控制电路会启动空气能热泵机组来制热热水器的水箱内的水，使其水温达到用户的需求，再为用户供应热水，从而智能化控制空气能热泵机组的启动。因此，本实用新型可实现太阳能机组和空气能热泵机组的一体化控制，而且具有高度智能化的特点。

附图说明

图1是本实用新型一种太阳能和空气能热水器一体机控制系统的方框原理图。

图2是本实用新型一种太阳能和空气能热水器一体机控制系统的单片机控制电路的电路原理图。

图3是本实用新型一种太阳能和空气能热水器一体机控制系统的驱动电路的电路原理图。

图4是本实用新型一种太阳能和空气能热水器一体机控制系统的水位水温检测电路的电路原理图。

图5是本实用新型一种太阳能和空气能热水器一体机控制系统的蒸发温度检测电路、排气温度检测电路与环境温度检测电路的电路原理图。

图6是本实用新型一种太阳能和空气能热水器一体机控制系统的键盘及显示电路的液晶显示及键盘驱动单元与液晶显示器的电路原理图。

在图1、图2、图3、图4、图5和图6中包括有：

1——单片机控制电路       2——驱动电路

3——键盘及显示电路       31——液晶显示及键盘驱动单元

32——液晶显示器          4——电磁阀

51——水位水温检测电路    511——水位检测单元

512——温度检测单元       61——风机

62——压缩机              63——四通阀

64——循环水泵            65——蒸发温度检测电路

66——排气温度检测电路    67——环境温度检测电路

7——电源电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型的一种太阳能和空气能热水器一体机控制系统，如图1～6所示，包括有单片机控制电路1、驱动电路2、键盘及显示电路3、用于控制热水器的水箱的进水的电磁阀4、用于制热（即加热）热水器的水箱内的水的太阳能机组和空气能热泵机组，驱动电路2的输入端与单片机控制电路1的驱动信号输出端连接，使单片机控制电路1可以输出驱动信号给驱动电路2，键盘及显示电路3与单片机控制电路1的控制显示端连接，电磁阀4的控制端与驱动电路2的第一输出端连接，使单片机控制电路1可以通过驱动电路2控制电磁阀4而控制热水器的水箱的进水量；太阳能机组设置有水位水温检测电路51，水位水温检测电路51与单片机控制电路1的水位水温检测信号输入端连接，使单片机控制电路1可以通过水位水温检测电路51检测热水器的水箱内的水位和水温；空气能热泵机组设置有风机61、压缩机62、四通阀63、循环水泵64、蒸发温度检测电路65、排气温度检测电路66、环境温度检测电路67，风机61的控制端与驱动电路2的第二输出端连接，使单片机控制电路1可以通过驱动电路2控制风机61，压缩机62的控制端与驱动电路2的第三输出端连接，使单片机控制电路1可以通过驱动电路2控制压缩机62，四通阀63的控制端与驱动电路2的第四输出端连接，使单片机控制电路1可以通过驱动电路2控制四通阀63，循环水泵64的控制端与驱动电路2的第五输出端连接，使单片机控制电路1可以通过驱动电路2控制循环水泵64，蒸发温度检测电路65的检测信号输出端（TEMP3）与单片机控制电路1的蒸发温度检测信号输入端连接，使单片机控制电路1可以通过蒸发温度检测电路65检测热水器的蒸发器盘管温度，排气温度检测电路66的检测信号输出端（TEMP2）与单片机控制电路1的排气温度检测信号输入端连接，使单片机控制电路1可以通过排气温度检测电路66检测压缩机62的排气温度，环境温度检测电路67的检测信号输出端（TEMP4）与单片机控制电路1的环境温度检测信号输入端连接，使单片机控制电路1可以通过环境温度检测电路67检测外部环境温度。

本实用新型进一步包括电源电路7，电源电路7的输出端与单片机控制电路1等电路单元及部件的电源输入端连接，为单片机控制电路1等电路单元及部件提供电源。

单片机控制电路1采用型号为ATmega48的单片机U1，型号为ATmega48的单片机U1具有集成度高、体积小、成本低、稳定可靠等优点；单片机U1可以根据键盘及显示电路3设定的水位、水温和水位水温检测电路51实际检测到的水位水温等参数而进行智能判断，决定是否启动空气能热泵机组的风机61、压缩机62、四通阀63、循环水泵64等部件做出制热、除霜等动作。

水位水温检测电路51包括水位检测单元511、温度检测单元512，水位检测单元511的检测信号输出端（WATER）与单片机控制电路1的水位检测信号输入端连接，其中，水位检测单元511采用型号为ATS173的水位传感器（D2～D5），水位传感器为高精度霍尔元件，其具体安装结构是，若干个（如四个）水位传感器固定在热水器的水箱内的一个垂直导槽上，通过浮子带动磁钢沿导槽浮动，水位传感器的输出经过一个电阻网络转换成不同的电压，输入至单片机U1的水位检测信号输入端（为A/D转换口），在单片机U1内部转换成数字信号，通过线性插值查表的方法得到水位值。

水位水温检测电路51的温度检测单元512的检测信号输出端（TEMP1）与单片机控制电路1的水温检测信号输入端连接；其中，温度检测单元512采用热敏电阻温度传感器（RT1），蒸发温度检测电路65、排气温度检测电路66、环境温度检测电路67均是采用热敏电阻温度传感器（RT2～RT4），热敏电阻温度传感器是对应的不同分压值输入至单片机U1，通过线性插值查表的方法得到温度值。需要说明的是，水位检测单元511采用的水位传感器和温度检测单元512采用的热敏电阻温度传感器是集成化的专用水位水温传感器，克服了机械式、电极式水位传感器的易结水垢、可靠性差、精度低、寿命短、安装复杂等诸多缺陷。

驱动电路2包括集成多路驱动芯片U2，用于控制电磁阀4的继电器K1，用于控制四通阀63的继电器K2，用于控制压缩机62的继电器K3，用于控制风机61的继电器K4，用于控制循环水泵64的继电器K5，用于连接电磁阀4的控制端的连接端子J1，用于连接四通阀63的控制端的连接端子J2，用于连接压缩机62的控制端的连接端子J3，用于连接风机61的控制端的连接端子J4，用于连接循环水泵64的控制端的连接端子J5；集成多路驱动芯片U2的输出端与继电器K1、K2、K3、K4、K5的控制端连接，继电器K1、K2、K3、K4、K5的输出端分别连接端子J1、J2、J3、J4、J5。由于风机61、压缩机62、四通阀63、循环水泵64这些设备的工作电压均为220V/50 Hz的强电，所以，根据实际要求选用型号为JQX一36F的继电器K2、K3、K4、K5分别控制风机61、压缩机62、四通阀63、循环水泵64，电磁阀4选用型号为ZC-32F/005-HS3的继电器K1（线圈电压5 V，触点负载30VDC/5A）来控制输出。因为驱动电路2输出控制信号较多，因此使用型号为ULN2003的集成多路驱动芯片U2控制继电器K1、K2、K3、K4和K5，从而简化电路结构。

键盘及显示电路3包括液晶显示及键盘驱动单元31、液晶显示器32（LCD），液晶显示器32与液晶显示及键盘驱动单元31的显示信号输出端连接，键盘及显示电路3主要用来设定水位、水温等参数和显示水位、水温、工作模式等，为了充分有效利用单片机U1的输入输出引脚，液晶显示及键盘驱动单元31采用型号为MSM6786的液晶显示/键盘驱动芯片U5来驱动液晶显示器32和接收键盘输入信号；液晶显示/键盘驱动芯片U5的工作电压为4.5～5.5V，工作环境要求为-40℃～85℃，最多可以支持29×4段位LCD的显示，内置5×6键的键盘扫描电路，操作方式采用三线（DATE、LOAD、CLOCK）串行通行模式与单片机U1连接，最大限度地减少了LCD、键盘与单片机U1连线的数目。

当然，上述单片机U1、水位传感器、热敏电阻温度传感器、液晶显示/键盘驱动芯片U5等电子元器件的型号及参数仅供参考，在具体实施本技术方案时，其型号及参数值可根据实际环境进行修改。

当太阳能充足时，本实用新型会通过太阳能机组自动制热热水器的水箱内的水（例如：热水器的水箱为太阳能储能水箱），使热水器的水箱内的水温达到用户的需求，为用户供应热水，无需启动空气能热泵机组；当本实用新型的单片机U1通过太阳能机组的温度检测单元512的热敏电阻温度传感器检测到热水器的水箱内的水温达不到用户的需求时，单片机U1会判断认为太阳能不充足，于是，单片机U1会根据检测到的水位、蒸发温度、排气温度、环境温度等参数而控制电磁阀4、风机61、压缩机62、四通阀63、循环水泵64这些设备进行相应动作，即启动空气能热泵机组来制热热水器的水箱内的水，使其水温达到用户的需求，再为用户供应热水，整个过程实现智能化控制。

综上所述，本实用新型可实现太阳能机组和空气能热泵机组的一体化控制，而且具有高度智能化的特点，可广泛应用于太阳能和空气能热水器一体机。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种太阳能和空气能热水器一体机控制系统，其特征在于：它包括有单片机控制电路、驱动电路、键盘及显示电路、用于控制热水器的水箱的进水的电磁阀、用于制热热水器的水箱内的水的太阳能机组和空气能热泵机组，驱动电路的输入端与单片机控制电路的驱动信号输出端连接，键盘及显示电路与单片机控制电路的控制显示端连接，电磁阀的控制端与驱动电路的第一输出端连接；所述太阳能机组设置有水位水温检测电路，水位水温检测电路与单片机控制电路的水位水温检测信号输入端连接；所述空气能热泵机组设置有风机、压缩机、四通阀、循环水泵、蒸发温度检测电路、排气温度检测电路、环境温度检测电路，风机的控制端与驱动电路的第二输出端连接，压缩机的控制端与驱动电路的第三输出端连接，四通阀的控制端与驱动电路的第四输出端连接，循环水泵的控制端与驱动电路的第五输出端连接，蒸发温度检测电路的检测信号输出端与单片机控制电路的蒸发温度检测信号输入端连接，排气温度检测电路的检测信号输出端与单片机控制电路的排气温度检测信号输入端连接，环境温度检测电路的检测信号输出端与单片机控制电路的环境温度检测信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能和空气能热水器一体机控制系统，其特征在于：进一步包括电源电路。

3.根据权利要求1所述的太阳能和空气能热水器一体机控制系统，其特征在于：所述单片机控制电路采用型号为ATmega48的单片机U1。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的太阳能和空气能热水器一体机控制系统，其特征在于：所述水位水温检测电路包括水位检测单元、温度检测单元，水位检测单元的检测信号输出端与单片机控制电路的水位检测信号输入端连接，温度检测单元的检测信号输出端与单片机控制电路的水温检测信号输入端连接。

5.根据权利要求4所述的太阳能和空气能热水器一体机控制系统，其特征在于：所述水位检测单元采用型号为ATS173的水位传感器，温度检测单元采用热敏电阻温度传感器。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的太阳能和空气能热水器一体机控制系统，其特征在于：所述蒸发温度检测电路、排气温度检测电路、环境温度检测电路均是采用热敏电阻温度传感器。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的太阳能和空气能热水器一体机控制系统，其特征在于：所述驱动电路包括集成多路驱动芯片U2，集成多路驱动芯片U2的输出端连接有继电器K1、K2、K3、K4、K5，继电器K1、K2、K3、K4、K5分别连接端子J1、J2、J3、J4、J5。

8.根据权利要求7所述的太阳能和空气能热水器一体机控制系统，其特征在于：所述集成多路驱动芯片U2的型号为ULN2003。

9.根据权利要求1至3任意一项所述的太阳能和空气能热水器一体机控制系统，其特征在于：所述键盘及显示电路包括液晶显示及键盘驱动单元、液晶显示器，液晶显示器与液晶显示及键盘驱动单元的显示信号输出端连接。

10.根据权利要求9所述的太阳能和空气能热水器一体机控制系统，其特征在于：所述液晶显示及键盘驱动单元采用型号为MSM6786的液晶显示/键盘驱动芯片U5。

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