CN205119512U - 一种太阳能热水器智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能热水器智能控制系统，包括主系统和从系统；主系统包括热水箱和与热水箱连接的排气管、溢流管、真空集热管、支撑架和保温水管，保温水管与调节阀单元连接，调节阀单元通过管道与淋雨喷头连接；从系统包括单片机和与单片机输入端连接的74LS244模块、温度传感器、第二接口模块，单片机输出端与隔离模块、第一接口模块、74LS164模块、74LS244模块、DS12887时钟模块连接，第一接口模块与水位及状态显示模块连接，74LS164模块与时间及温度显示模块连接，74LS244模块与时间及温度设定模块连接。本实用新型操作方便，性能优异，同时具备太阳能加热和电加热功能。

Description

一种太阳能热水器智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能热水器技术领域，尤其涉及一种太阳能热水器智能控制系统。

背景技术

当今社会发展日新月异，人们衣食住行也在不断的提高。现有电热型热水器费用昂贵及燃气型的不安全性，且排放二氧化碳污染大气，北方用煤气取暖造成城市空气环境污染，这些都是太阳能热水器良好的外部生存环境。太阳能热水器克服了上述缺点，他是绿色环保产品。它使用简单、方便。太阳能热水器顺呼时代发展的要求，满足人们对环保绿色产品的需求。在人类文明程度日益提高的今天，它是现代文明社会的最佳选择。应该注意到，集体单位对太阳能热水器的用量很大。新建商住楼安装热水器，已是房屋开发公司计划之内的事，配套热水器的商品房销势更好。

目前，中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国，年产量约为世界各国之和，已有一百多家太阳能热水器生产厂。但是与之配套的太阳能热水器控制器却一直处在研究与开发阶段。这种控制器只具有温度和液位显示功能，而且为分段显示，温度显示误差为10％，水位显示误差为25％。这种显示器(还称不上控制器)不具有温度控制功能，当由于天气原因而光强不足时，就会给热水器用户带来不便；即使热水器具有辅助加热功能，由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费大量的电能。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种太阳能热水器智能控制系统，其以80C51单片机为检测控制核心，采用DS12887实时时钟，不仅实现了时间、温度和水位三种参数实时显示和FUZZY控制功能，而且具有时间设定、温度设定与控制功能。另外，此款热水器包括主、从两大系统：主系统的特点是在晴好的天气利用太阳光能为热水器加热；从系统相当于电热水器，它在无光照的情况下利用电辅助加热。它充分利用太阳能的丰富的免费的资源的优势，同时考虑到在阴天及夜间无法利用太阳能的缺点，充分发挥太阳能热水器和电热水器的各自优势。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种太阳能热水器智能控制系统，其特征在于：包括在晴好天气利用太阳能加热的主系统和在光照不佳的情况下电加热的从系统；所述主系统包括热水箱和与热水箱连接的排气管、溢流管、真空集热管、支撑架和保温水管，所述保温水管与调节阀单元连接，所述调节阀单元通过管道与淋雨喷头连接；所述从系统包括单片机和与单片机输入端连接的74LS244模块、温度传感器、第二接口模块，所述单片机输出端与隔离模块、第一接口模块、74LS164模块、74LS244模块、DS12887时钟模块连接，所述第一接口模块与水位及状态显示模块连接，所述74LS164模块与时间及温度显示模块连接，所述74LS244模块与时间及温度设定模块连接，所述第二接口模块与键盘连接。

上述的一种太阳能热水器智能控制系统，其特征在于：所述温度传感器有多个，分别设置在热水箱、真空集热管和保温水管上。

上述的一种太阳能热水器智能控制系统，其特征在于：所述调节阀单元包括循环水阀门、冷水阀门和热水阀门。

上述的一种太阳能热水器智能控制系统，其特征在于：所述单片机为80C51单片机。

上述的一种太阳能热水器智能控制系统，其特征在于：所述温度传感器为DS18B20温度传感器。

上述的一种太阳能热水器智能控制系统，其特征在于：所述热水箱中设置有分段式液位传感器。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型以80C51单片机为检测控制核心，采用DS12887实时时钟，不仅实现了时间、温度和水位三种参数实时显示和FUZZY控制功能，而且具有时间设定、温度设定与控制功能。另外，此款热水器包括主、从两大系统：主系统的特点是在晴好的天气利用太阳光能为热水器加热；从系统相当于电热水器，它在无光照的情况下利用电辅助加热。它充分利用太阳能的丰富的免费的资源的优势，同时考虑到在阴天及夜间无法利用太阳能的缺点，充分发挥太阳能热水器和电热水器的各自优势。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的太阳能热水器智能控制系统主系统结构示意图；

图2是本实用新型的热水器智能控制系统原理图；

图3是本实用新型的热水器智能控制系统从系统结构框图；

图4是本实用新型的单片机与时钟芯片的连接电路原理图；

图5是本实用新型的热水箱水位检测部分结构示意图；

图6是本实用新型的光电隔离与辅助加热电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种太阳能热水器智能控制系统，其特征在于：包括在晴好天气利用太阳能加热的主系统和在光照不佳的情况下电加热的从系统；所述主系统包括热水箱1和与热水箱1连接的排气管2、溢流管3、真空集热管4、支撑架7和保温水管8，所述保温水管8与调节阀单元6连接，所述调节阀单元6通过管道与淋雨喷头5连接；所述从系统包括单片机9和与单片机9输入端连接的74LS244模块11、温度传感器12、第二接口模块21，所述单片机9输出端与隔离模块14、第一接口模块15、74LS164模块17、74LS244模块19、DS12887时钟模块23连接，所述第一接口模块15与水位及状态显示模块16连接，所述74LS164模块17与时间及温度显示模块18连接，所述74LS244模块19与时间及温度设定模块20连接，所述第二接口模块21与键盘22连接。

本实施例中，所述温度传感器12有多个，分别设置在热水箱1、真空集热管4和保温水管8上。所述调节阀单元6包括循环水阀门、冷水阀门和热水阀门。

如图2所示，为热水器智能控制系统原理图。

图中，T1：热水箱的温度传感器；T2：循环水管中的温度传感器；T3：集热器中的温度传感器；F1：循环水阀门；F2：冷水阀门；F3：热水阀门。

此款热水器利用微机控制主要有以下几种控制功能：晨水加热控制、温水循环控制、冷水集热控制、水箱加热控制。

1.早晨水温控制

由于清晨太阳光较弱，所以太阳能热水器从系统发挥作用。为了提供温度不低于30摄氏度的水，热水器在清晨4-7点之间对水箱进行电加热，具体控制过程如下：

首先，关闭冷水阀门F2和循环水阀门F1，然后微机开始进行水箱的温度采集，同时进行温度的比较，当水箱的温度小于30摄氏度时，电热器D接通进行加热，同时微机继续对热水箱的温度进行采集。当温度加热到大于30摄氏度时电热器断开，如此反复循环保证了温度的稳定。

2.循环水集热过程

早晨水温控制之后(7～9点)，设定当日的水箱温度N(由两位BCD次齿轮开关设定)，输入微机，再利用微机控制系统，通过太阳光能对热水箱加热以达到理想温度N。具体控制过程如下：

打开循环阀门F1，关闭冷水进水阀门F2，热水阀门F3处于空控状态。然后开始比较温度，若(T3-T1＞5摄氏度，T2＞T1)为止。如若T1＝N，那么循环水集热过程结束，进入冷水集热控制过程。

3.冷水集热控制

此时热水箱温度已达到了N，冷水要进入太阳能集热器，这时温度为T3，和当日的设定温度值相比较，若T3＞N则将已加热的水送入热水箱，每天的控制时段大概为9点～20点。具体控制过程如下：

关闭循环水阀门F2，打开冷水阀门F2，热水阀门F3处于可控状态。若T3＞N，打开热水阀门F3并将保持一段时间，若T3＜N，关闭F3继续给太阳能集热器加热，知道温度答应N，当打开F3时此时比较水管水温T2与N的值，若T2＞N阀门F3继续保持打开状态，否则关闭F3。可见，次过程充分利用太阳光能转化为热能，方便快捷。

4.水箱加热控制

热水箱温度为T1，将它和设定值N相比较，从而控制是否打开电加热，控制时段为下午，具体过程如下：若T1＜N，电加热接通；否则，电加热断开。从而控制从系统的工作与否，即使没有日照照样可以洗上热水澡。

如图3所示，为本实用新型的从系统结构框图。其中，所述单片机9为80C51单片机，所述温度传感器12为DS18B20温度传感器。

如图4所示，为单片机与时钟芯片的连接电路原理图。为实现热水器24小时供应热水的目的，控制器必须有一个实时时钟来为系统提供准确的基准时间。

本实施例中，所述热水箱1中设置有分段式液位传感器。水位检测部分的硬件连接如图5所示，检测原理如下：当水箱中无水时，8个非门均由1M欧姆电阻上拉成高电平，所以图中各“非”门(CD4069)输出均为低电平，LED1～LED8均不亮。当水位高于“非”门1的输入探针时，由于水的导电作用，使“非”门1的输入变为低电平，所以其输出变为高电平，LED点亮，依此类推。随着水位的上升，各“非”门输出相继为高电平，LED依次点亮。上拉电阻选择在500k～1M欧姆左右能很好地满足电路的工作要求。为了使80C51随时能够读出当前的水位情况，选用74LS244作为状态输入缓冲器。蓄水箱温度检测电路采用DS18B20芯片使其换成脉冲信号，送到80C51的I/O口，通过测量输出脉冲频率的大小来换算成水温高低信号。

如图6所示，为太阳能热水器光电隔离与辅助加热电路原理图。当室外光强不足(阴天、下雨)时，对水箱的水提前加热是很必要的，这一电路恰好能完成这一功能。工作原理：当单片机80C51P2.1口输出高电平时，三极管T1导通，致使发光二极管发光，同时光敏三极管T2导通，继电器闭合，电阻丝R1～R4发热，这样就完成了加热任务。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种太阳能热水器智能控制系统，其特征在于：包括在晴好天气利用太阳能加热的主系统和在光照不佳的情况下电加热的从系统；所述主系统包括热水箱(1)和与热水箱(1)连接的排气管(2)、溢流管(3)、真空集热管(4)、支撑架(7)和保温水管(8)，所述保温水管(8)与调节阀单元(6)连接，所述调节阀单元(6)通过管道与淋雨喷头(5)连接；所述从系统包括单片机(9)和与单片机(9)输入端连接的74LS244模块(11)、温度传感器(12)、第二接口模块(21)，所述单片机(9)输出端与隔离模块(14)、第一接口模块(15)、74LS164模块(17)、74LS244模块(19)、DS12887时钟模块(23)连接，所述第一接口模块(15)与水位及状态显示模块(16)连接，所述74LS164模块(17)与时间及温度显示模块(18)连接，所述74LS244模块(19)与时间及温度设定模块(20)连接，所述第二接口模块(21)与键盘(22)连接。

2.如权利要求1所述的一种太阳能热水器智能控制系统，其特征在于：所述温度传感器(12)有多个，分别设置在热水箱(1)、真空集热管(4)和保温水管(8)上。

3.如权利要求1所述的一种太阳能热水器智能控制系统，其特征在于：所述调节阀单元(6)包括循环水阀门、冷水阀门和热水阀门。

4.如权利要求1所述的一种太阳能热水器智能控制系统，其特征在于：所述单片机(9)为80C51单片机。

5.如权利要求1所述的一种太阳能热水器智能控制系统，其特征在于：所述温度传感器(12)为DS18B20温度传感器。

6.如权利要求1所述的一种太阳能热水器智能控制系统，其特征在于：所述热水箱(1)中设置有分段式液位传感器。