CN202328848U - 基于电力载波的太阳能热水器分体式控制器 - Google Patents

基于电力载波的太阳能热水器分体式控制器 Download PDF

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梁西银
尚天敏
程进攻
林智梅
王冠
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Abstract

本实用新型公开了一种基于电力载波的太阳能热水器分体式控制器，包括第一微控制器和第二微控制器，第一微控制器分别与显示器、按键、第一电源和第一电力载波电路相连接，第二微控制器分别与第二电源、电伴热、加热器、第二电力载波电路和多个传感器相连接；第一电源、第一电力载波电路、第二电源和第二电力载波电路分别与电力线相连接。本分体式控制器无需铺设专用的信号线和管道伴热电缆，通过普通电力线用专用协议传递信息，控制室外热水器完成管道解冻和水加热等操作。能将室外信息和热水器的水位水温信息传入室内，抗干扰能力强，节省材料、安装简单、维护方便，成本低廉，还可通过级联方式降低集群太阳能热水器检测、控制的复杂程度。

Description

基于电力载波的太阳能热水器分体式控制器
技术领域
本实用新型属于太阳能热水器制造技术领域，涉及一种太阳能热水器控制器，具体涉及一种基于电力载波的太阳能热水器分体式控制器。
背景技术
太阳能热水器中的水加热器和控制器分设于室外和室内，两者之间需铺设专用信号电缆、电伴热电缆和加热电缆等，导致线缆成本高，而且线缆长易引起通信故障，安装维修不方便；且楼宇越高、安装用户越多，线缆就越长越多，给后续的安装、维修、维护带来了很多不便。
实用新型内容
为了克服上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种基于电力载波的太阳能热水器分体式控制器，不需要在控制器与太阳能热水器的水加热器之间铺设专用控制线，抗干扰能力强，安装维修方便。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是，一种基于电力载波的太阳能热水器分体式控制器，包括第一微控制器和第二微控制器，第一微控制器分别与显示器、按键、第一电源和第一电力载波电路相连接，第二微控制器分别与第二电源、电伴热、加热器、第二电力载波电路和多个传感器相连接；第一电源、第一电力载波电路、第二电源和第二电力载波电路分别与电力线相连接。
第一电力载波电路和第二电力载波电路通过电力线相连接。
第一微控制器还分别与蜂鸣器和电磁阀相连接。
多个传感器为水温传感器、水位传感器、气温传感器和光照传感器。
本实用新型控制器采用分体式结构，无需铺设专用的水温、水位信号线和管道伴热电缆，利用电力线通信，长距离进行控制。通过普通电力线用专用协议传递信息，并控制室外热水器完成管道解冻和水加热等操作。能将室外信息和热水器的水位、水温信息传入室内显示，抗干扰能力强，节省材料、安装简单、维护方便，成本低廉。还可通过级联的方式降低集群太阳能热水器检测、控制的复杂程度。
附图说明
图1是本实用新型分体式控制器的结构示意图。
图2本实用新型分体式控制器中电力载波电路原理图。
图1中，1.第一微控制器，2.显示器，3.按键，4.第一电源，5.第一电力载波电路，6.蜂鸣器，7.电磁阀，8.漏电保护器，9.第二电源，10.第二微控制器，11.水温传感器，12.水位传感器，13.气温传感器，14.光照传感器，15.电伴热，16.加热器，17.第二电力载波电路，18.室内控制器，19.室外测控盒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，本实用新型分体式控制器的结构，包括分别与电力线相连接的室内控制器18和室外测控盒19；控制器18包括第一微控制器1，第一微控制器1分别与显示器2、按键3、第一电源4、第一电力载波电路5、蜂鸣器6和电磁阀7相连接，第一电源4和第一电力载波电路5分别与漏电保护器8相连接，漏电保护器8接电力线；室外测控盒19包括第二微控制器10，第二微控制器10分别与第二电源9、水温传感器11、水位传感器12、气温传感器13、光照传感器14、电伴热15、加热器16和第二电力载波电路17相连接，第二电源9和第二电力载波电路17分别与电力线相连接。
第一电源4的结构与第二电源9的结构相同；用于将220V电压先转换成12V电压，为电力载波电路供电，再将12V电压转换为5V电压，为各模块供电，使系统正常工作。
第一微控制器1采用PIC16F627A单片机，用于发送对热水器的控制信息，接收外部环境和热水器内部的参数并将其显示；第二微控制器10采用PIC16F688单片机，用于采集并发送外部环境和热水器内部的参数，接收第一微控制器1发出的控制信息，并根据接收到的控制信息使热水器相应动作。
第一电力载波电路5的结构与第二电力载波电路17的结构相同。电力载波电路的工作原理图，如图2所示，电压通过220V电力线输入电力载波电路的输入端P2，经由压敏电阻VR1分流，压敏电阻VR1一端接保险丝F1，压敏电阻VR1另一端接并联的第五电容C5和第六电阻R6组成的滤波电路的输入端，该滤波电路的输出端接变压器T1，保险丝F1的另一端也与变压器T1相连接。输入的电压经变压器T1调压后，再经第二电容C2滤波，瞬变电压抑制二极管TVS1瞬间过电压保护进入节点PLC，上述各器件构成电力载波电路的前部分。在节点PLC，电压分成两路，一路电压经串联的第十三电容C13和第七电阻R7再次滤波后，通过并联的第六二极管D6和第七二极管D7组成限幅网络，去除过高或过低的电压信号，保护电路不因为太高或太低电压，造成的电路工作不正常，再经并联的第十五电容C15和第十四电容C14滤波处理后进入电力载波调制解调芯片BWP08A，完成对电力线信号的解调功能。另一路电压则是电力载波调制单元，该单元由电路载波调制解调芯片BWP08A产生调制解调信号，通过该调制解调芯片的引脚VO输出至第四电阻R4和第三电阻R3组成的分压电路，经并联的第四电容C4和第一电感L1滤波后，通过第二电阻R2进入由第一电容C1、第六电容C6、第一电阻R1，第五电阻R5、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第二三极管Q2和第三三极管Q3组成的推挽式放大电路，该推挽式放大电路中第一电容C1的一端和第六电容C6的一端分别与第二电阻R2相接，第一电容C1的另一端接第一电阻R1的一端，第六电容C6的另一端接电阻R5的一端；第一电阻R1的另一端分别与第一二极管D1的正极和第二三极管Q2的基极相连接；第一二极管D1的负极分别接+12V电压和第二三极管Q2的发射极。第五电阻R5的另一端分别接第四二极管D4的负极和第三三极管Q3的基极；第四二极管D4的正极与第三三极管Q3的集电极分别接地AGND；第三三极管Q3的发射极与第二三极管Q2的集电极相连，并同时与第一三极管Q1的基极和第四三极管Q4的基极相连接，第四三极管Q4的集电极接地；第一三极管Q1的发射极接+12V电压，第一三极管Q1的集电极分别与第四三极管Q4的发射极、第二二极管D2的正极、第三二极管D3的负极和第三电容C3的一端相接；第二二极管D2的负极接+12V电压，第三二极管D3的正极接地AGND，第三电容C3的另一端接入节点PLC，调制信号到节点PLC后通过上述电力载波电路的前半部分电路逆向将载波信号加载到电力线上，进而完成电力载波信号的调制。
本分体式控制器中的室内控制器18通过按键3进行设定，由第一微控制器1产生各类控制热水器信息，将产生的信息通过第一电力载波电路5耦合到电力线上；室外测控盒19中的第二电力载波电路17则将第一电力载波电路5耦合到电力线上的信息解调出来，并送入第二微控制器10，第二微控制器10根据接收到的信息控制加热器16、电伴热15等负载。室内控制器18和室外测控盒19中的电力载波电路都具有调制解调功能，这样室外测控盒19将外部坏境和热水器内部的参数传入室内控制器18，由室内控制器18发送控制信息，并将各传感器传输的光照、水位、水温和气温等参数通过显示器2进行显示，若这些参数发生异常则蜂鸣器6发出警报提示，从而使室内室外具有可靠的通信。
由于第一电源4和第二电源9处于同一电力线，应当有漏电保护；保护器8用于在电路或电器绝缘受损发生对地短路时防人身触电和电器火灾的保护电器，当发生漏电情况时能及时切断电源，保护人体安全和财产安全。
电磁阀7在接受电控信号后能自动开启或关闭阀门，在本控制器中主要用于热水器低水位自动上水、高水位溢出停止上水等功能。
本分体式控制器采用电力载波技术通过220V交流供电线缆实现室内控制器18与室外测控盒19之间的的通信连接和供电连接，只要保证室内控制器18和室外测控盒19处于同一电力系统中，不需要铺设专门的控制线，即可通过电力线用专用协议传递信息，正常工作，并能实时传输室外的参数，节省线缆材料，成本低廉，安装、维修方便。通过地址分配的方法可实现户外多个热水器的集群连接和测控。

Claims (4)

1.一种基于电力载波的太阳能热水器分体式控制器，其特征在于，包括第一微控制器（1）和第二微控制器（10），第一微控制器（1）分别与显示器（2）、按键（3）、第一电源（4）和第一电力载波电路（5）相连接，第二微控制器（10）分别与第二电源（9）、电伴热（15）、加热器（16）、第二电力载波电路（17）和多个传感器相连接；第一电源（4）、第一电力载波电路（5）、第二电源（9）和第二电力载波电路（17）分别与电力线相连接。
2.按照权利要求1所述的基于电力载波的太阳能热水器分体式控制器，其特征在于，所述的第一电力载波电路（5）和第二电力载波电路（17）通过电力线相连接。
3.按照权利要求1所述的基于电力载波的太阳能热水器分体式控制器，其特征在于，所述的第一微控制器（1）还分别与蜂鸣器（6）和电磁阀（7）相连接。
4.按照权利要求1所述的基于电力载波的太阳能热水器分体式控制器，其特征在于，所述的多个传感器为水温传感器（11）、水位传感器（12）、气温传感器（13）和光照传感器（14）。
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