CN205980347U

CN205980347U - 一种热水器的智能控制装置

Info

Publication number: CN205980347U
Application number: CN201620831411.XU
Authority: CN
Inventors: 练圣哲; 王海祥
Original assignee: Jinling Institute of Technology
Current assignee: Jinling Institute of Technology
Priority date: 2016-08-01
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2026-08-01

Abstract

本实用新型涉及一种热水器的智能控制装置，包括主控芯片、温度检测模块、无线通信模块、调节控制模块、显示模块、报警模块、电源控制模块、湿度检测模块和抽湿器；主控芯片分别与温度检测模块、无线通信模块、显示模块、报警模块、电源控制模块和热水器相连。采用这种装置控制元件耗电量低、控制对象能节省电能、控制时间灵活、控制方式多样，能够实现对热水器进行远程控制和检测，而且自动除湿避免摔倒，增强安全性。

Description

一种热水器的智能控制装置

技术领域

本实用新型涉及智能家居领域，尤其涉及一种热水器的智能控制装置。

背景技术

当前市场上所用热水器大多只能定温。但因为温度的冷却，热水器不断地开断电，耗电量较大，且热水器的使用大多在一个固定的时间，不需要整天打开，特别是对于家庭热水器。家庭热水器的使用一般为早上和晚上，如果整天反复地将水加热后待其冷却，然后再加热，这样不仅缩短了热水器的使用寿命，也浪费的大量的电能，对家庭来说也不经济，但天天地人工定时地去开断热水器电源，不仅繁琐，而且容易忘记。而且，洗完澡后浴室往往潮湿、湿滑，容易使人摔倒，甚至摔伤。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是设计一种热水器的智能控制装置，解决现有热水器控制装置远程定时加热与浴室除湿的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种热水器的智能控制装置，智能控制装置包括主控芯片、温度检测模块、无线通信模块、调节控制模块、显示模块、报警模块、电源控制模块、湿度检测模块和抽湿器；主控芯片分别与温度检测模块、无线通信模块、显示模块、报警模块、电源控制模块和热水器相连；电源控制模块分别为主控芯片、热水器、湿度检测模块和抽湿器供电。

进一步的，主控芯片采用单片机芯片STC89C51RD。STC89系列单片机具有高可靠、高速度、低耗电量的优势，它能够将输入的信息通过内部原有的程序进行快速地处理，并能对信号进行输出。

进一步的，显示模块采用液晶显示器1602LCD。LCD作为信息的显示屏，它能够显示实时的时间以及开始供电的时间。

进一步的，电源控制模块包括三种电源，分别为5V直流电源、12V直流电源和220V交流电源。

进一步的，温度检测模块采用温度检测芯片DS18B20，温度检测芯片DS18B20的DQ管脚与主控芯片的P3.7/RD管脚相连，DQ管脚与P3.7/RD中间接一上拉电阻。DS18B20的体积小、使用电源范围宽，是世界上的一片支持单总线接口的温度传感器。现场温度的测量直接以“单总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。DS18B20精确的时间功能减少了供电的误差，增强了定时供电的可靠性。DS18B20在本系统中的运用对于节电、时间、温度测量都有极其重要的作用。

进一步的，无线通信模块采用无线通信芯片WIFI-TLG10UA03，无线通信芯片WIFI-TLG10UA03的RXD管脚与主控芯片的P3.0/RXD管脚相连，其TXD管脚与P3.1/TXD中间接一上拉电阻。由于WiFi-TLG10UA03内置无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈，能够实现用户串口数据到无线网络之间的转换，因此可以通过APP上账户的登录实现终端与对应的热水器相连，通过接口文档，可以实现单片机和APP之间的数据识别。

进一步的，主控芯片通过智能开关控制热水器；智能开关包括NPN三极管Q1和继电器，继电器包括输入回路和输出回路，继电器的输入回路一端连接12V直流电源，另一端连接NPN三极管Q1的集电极，继电器的输出回路一端连接热水器电源火线，另一端连接220V交流电源；NPN三极管Q1的基极连接主控芯片的管脚P2.4/A12，NPN三极管Q1的发射极接地。在12V直流电源的作用下，继电器线圈产生大电流，从而使继电器动作，继电器动作后，热水器开始供电。当P2.4输出低电平信号时，NPN三极管截止，继电器线圈为0，继电器产生复位动作，切断热水器电源，热水器不再加热。

进一步的，报警模块为蜂鸣器；蜂鸣器通过分压电阻、NPN三极管Q2和主控芯片相连；蜂鸣器一端接分压电阻后与NPN三极管Q2的发射极相连，另一端接地；主控芯片的管脚P2.2/A10和NPN三极管Q2的基极相连；NPN三极管Q2的集电极接地。

进一步的，湿度检测模块采用湿度传感器SHT11；湿度传感器SHT11的SCK管脚与主控芯片的P2.0/A8管脚相连，DATA管脚与主控芯片的P2.1/A9管脚相连，DATA管脚与主控芯片的PTA3管脚之间接有上拉电阻，在VCC端接入一个去耦电容。SHT11的GND端接地，VCC端接高电平。SHT11湿度测量范围为0～100%RH，可直接输出数字量的信号，SHT11的DATA管脚与主控芯片1P2.1/A9管脚相连用来传送湿度传感器的数据，湿度传感器芯片SHT11的SCK管脚与主控芯片1的P2.0/A8管脚相连用来送出时钟信号，上拉电阻用来提高数据的抗干扰能力。可将上拉电阻设置为10kΩ，去耦电容设置为0.1µF。

进一步的，调节控制模块包括时间控制模块和键盘；时间控制模块包括晶振、电容C1和电容C2；键盘与主控芯片的P1口的8个管脚相连；晶振两端分别与主控芯片的XTAL1和XTAL3管脚相连，电容C1和电容C2串联后并联在晶振两端。本系统设置了8个按键。前面四个键是时间设置的开始按钮，“实时时间更改”按钮是开始对实时时间进行设定。“临时工作按钮”是开始对热水器供电临时工作的开始时间进行设定的按钮。“长期工作时间按钮1”和“长期工作时间按钮2”是对热水器两个长期工作开始时间进行设置。“时钟加1”和“分钟加1”是在设置对应时间的时候分别时钟和分钟在按键之时加1。“设置完成”按钮用于确确认时间的设置。“确认”按钮确认已经知道开始临时定时了。8个按键采用阵列式，低电平有效，软件进行检测去抖后执行相应功能，不按顺序按下键盘程序不会有反应。

本实用新型的有益效果：采用这样的结构后，

（1）控制元件耗电量低，单片机是一种低功率控制元件，而1602LCD和18B20耗电量也不高；

（2）控制对象能节省电能，与传统热水器只能进行温控相比，本装置还能进行时间控制，避免在热水器使用低峰期频繁低开断电源；

（3）控制时间灵活，控制方式多样，本装置不仅设计了每天到点开始和停止供电，还设计了临时开始供电，而不管是每天到点供电还是一次临时供电，都可以提前通过人性化按键进行设置；

（4）自动地开断电避免了某些家庭为节电每天定时去开断；

（5）能够实现对热水器进行远程控制和检测；

（6）自动除湿避免摔倒，增强安全性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步阐明。

图1为热水器的智能控制装置系统框图；

图2为热水器的智能控制装置与无线通信模块连接图；

图3为热水器的智能控制装置与热水器连接图；

图4为热水器的智能控制装置与温度检测模块连接图；

图5为热水器的智能控制装置与报警模块连接图；

图6为热水器的智能控制装置与显示器连接图；

图7为热水器的智能控制装置与调节控制模块连接图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解为本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

结合附图1，本实用新型提供了一种热水器的智能控制装置，智能控制装置包括主控芯片1、温度检测模块2、无线通信模块3、调节控制模块4、显示模块5、报警模块6、电源控制模块7、湿度检测模块8和抽湿器9；主控芯片1分别与温度检测模块2、无线通信模块3、显示模块5、报警模块6、电源控制模块7和热水器相连；电源控制模块7分别与主控芯片1、热水器、湿度检测模块8和抽湿器9相连。

本实施例优选的，主控芯片1采用单片机芯片STC89C51RD单片机具有高可靠、高速度、低耗电量的优势，它能够将输入的信息通过内部原有的程序进行快速地处理，并能对信号进行输出。

结合附图6，本实施例优选的，显示模块5采用液晶显示器1602LCD，它能够显示实时的时间以及开始供电的时间。LCD1602的VEE端与滑动变阻器相连，用于调节亮度，在不操作时可将亮度调最低以省电。VSS和VDD作为地和电源端，通过连接5V电源为LCD供电。

本实施例优选的，电源控制模块7包括三种电源，分别为5V直流电源、12V直流电源和220V交流电源，可为各种设备提供合适的电源。

结合附图4，本实施例优选的，温度检测模块2采用温度检测芯片DS18B20，温度检测芯片DS18B20的DQ管脚与主控芯片1的P3.7/RD管脚相连，DQ管脚与P3.7/RD中间接一上拉电阻。DS18B20的体积小、使用电源范围宽，是世界上的一片支持单总线接口的温度传感器。现场温度的测量直接以“单总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。DS18B20精确的时间功能减少了供电的误差，增强了定时供电的可靠性。DS18B20在本系统中的运用对于节电、时间、温度测量都有极其重要的作用。

结合附图2，本实施例优选的，无线通信模块3采用无线通信芯片WIFI-TLG10UA03，无线通信芯片WIFI-TLG10UA03的RXD管脚与主控芯片1的P3.0/RXD管脚相连，其TXD管脚与P3.1/TXD中间接一上拉电阻。由于WiFi-TLG10UA03内置无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈，能够实现用户串口数据到无线网络之间的转换，因此可以通过APP上账户的登录实现终端与对应的热水器相连，通过接口文档，可以实现单片机和APP之间的数据识别。

结合附图3，本实施例优选的，主控芯片1通过智能开关控制热水器；智能开关包括NPN三极管Q1和继电器，继电器包括输入回路和输出回路，继电器的输入回路一端连接12V直流电源，另一端连接NPN三极管Q1的集电极，继电器的输出回路一端连接热水器电源火线，另一端连接220V交流电源；NPN三极管Q1的基极连接主控芯片1的管脚P2.4/A12，NPN三极管Q1的发射极接地。

在12V直流电源的作用下，继电器线圈产生大电流，从而使继电器动作，继电器动作后，热水器开始供电。当P2.4输出低电平信号时，NPN三极管截止，继电器线圈为0，继电器产生复位动作，切断热水器电源，热水器不再加热。

结合附图5，本实施例优选的，报警模块6为蜂鸣器；蜂鸣器通过分压电阻、NPN三极管Q2和主控芯片相连；蜂鸣器一端接分压电阻后与NPN三极管Q2的发射极相连，另一端接地；主控芯片的管脚P2.2/A10和NPN三极管Q2的基极相连；NPN三极管Q2的集电极接地。

本实施例优选的，湿度检测模块8采用湿度传感器SHT11；湿度传感器SHT11的SCK管脚与主控芯片1的P2.0/A8管脚相连，DATA管脚与主控芯片1的P2.1/A9管脚相连，DATA管脚与主控芯片1的PTA3管脚之间接有上拉电阻，在VCC端接入一个去耦电容。SHT11的GND端接地，VCC端接高电平。SHT11湿度测量范围为0～100%RH，可直接输出数字量的信号，SHT11的DATA管脚与主控芯片1P2.1/A9管脚相连用来传送湿度传感器的数据，湿度传感器芯片SHT11的SCK管脚与主控芯片1的P2.0/A8管脚相连用来送出时钟信号，上拉电阻用来提高数据的抗干扰能力。可将上拉电阻设置为10kΩ，去耦电容设置为0.1µF。

结合附图7，本实施例优选的，调节控制模块4包括时间控制模块和键盘；时间控制模块包括晶振和电容C1与电容C2都为30uF；键盘与主控芯片1的片P1口的8个管脚相连；晶振两端分别与主控芯片1的XTAL1和XTAL3管脚相连，电容C1和C2串联后并在晶振两端。本系统设置了8个按键分别为P1.0的“实时时间更改按钮”，P1.1的“临时工作按钮”，P1.2的“长期工作时间按钮1”，P1.3的“长期工作时间按钮2”，P1.4的“时钟加1”按钮，P1.5的“分钟加1”按钮，P1.6的“确认”按钮和P1.7的接地。前面四个键是时间设置的开始按钮，“实时时间更改”按钮是开始对实时时间进行设定。“临时工作按钮”是开始对热水器供电临时工作的开始时间进行设定的按钮。“长期工作时间按钮1”和“长期工作时间按钮2”是对热水器两个长期工作开始时间进行设置。“时钟加1”和“分钟加1”是在设置对应时间的时候分别时钟和分钟在按键之时加1。“设置完成”按钮用于确确认时间的设置。“确认”按钮确认已经知道开始临时定时了。8个按键采用阵列式，低电平有效，软件进行检测去抖后执行相应功能，不按顺序按下键盘程序不会有反应。

本实施例优选的，除湿器根据湿度检测模块8反馈的数据决定何时启动或关闭电源。当所处环境的条件湿度高于设定的范围时，主控芯片1将会作用，使除湿器自动开启；当环境的条件湿度低于或等于设定的范围时，主控芯片1将会作用，使除湿器自动关闭。

主控芯片1通过调节控制模块4设置，可以控制热水器加热的时间、温度，在检测模块2检测热水器中水的温度，当温度过高时通过报警模块6会自动报警提醒，然后使用者可以通过蜂鸣器或者手机接收到无线通信模块3发出的信息提示，通过手机或者键盘按键实现对热水器的控制。而且通过LCD和手机也都能实时的检测热水器得水温，并对水温进行控制，在需要使用时可以通过手动或手机控制，提前将其打开，大大减少了热水器持续加热带来的能源消耗。当洗浴完毕后，除湿器才会工作，然后根据湿度检测模块8反馈的数据决定何时启动或关闭电源。当所处环境的条件湿度高于设定的范围时，除湿器在主控芯片1的作用下将自动开启；反之，除湿器自动关闭，能够保持浴室的干燥。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种热水器的智能控制装置，其特征在于：包括主控芯片(1)、温度检测模块(2)、无线通信模块(3)、调节控制模块(4)、显示模块(5)、报警模块(6)、电源控制模块(7)、湿度检测模块(8)和抽湿器(9)；所述主控芯片(1)分别与温度检测模块(2)、无线通信模块(3)、显示模块(5)、报警模块(6)、电源控制模块(7)和热水器相连。

2.根据权利要求1所述的热水器的智能控制装置，其特征在于：所述主控芯片(1)采用单片机芯片STC89C51RD。

3.根据权利要求1所述的热水器的智能控制装置，其特征在于：所述显示模块(5)采用液晶显示器1602LCD。

4.根据权利要求1所述的热水器的智能控制装置，其特征在于：电源控制模块(7)包括三种电源，分别为5V直流电源、12V直流电源和220V交流电源。

5.根据权利要求2所述的热水器的智能控制装置，其特征在于：所述温度检测模块(2)采用温度检测芯片DS18B20，所述温度检测芯片DS18B20的DQ管脚与主控芯片(1)的P3.7/RD管脚相连，DQ管脚与P3.7/RD中间接一上拉电阻。

6.根据权利要求2所述的热水器的智能控制装置，其特征在于：所述无线通信模块(3)采用无线通信芯片WIFI-TLG10UA03，所述无线通信芯片WIFI-TLG10UA03的RXD管脚与主控芯片(1)的P3.0/RXD管脚相连，其TXD管脚与P3.1/TXD中间接一上拉电阻。

7.根据权利要求2所述的热水器的智能控制装置，其特征在于：所述主控芯片(1)通过智能开关控制热水器；所述智能开关包括NPN三极管Q1和继电器，所述继电器包括输入回路和输出回路，继电器的输入回路一端连接12V直流电源，另一端连接NPN三极管Q1的集电极，继电器的输出回路一端连接热水器电源火线，另一端连接220V交流电源；所述NPN三极管Q1的基极连接主控芯片(1)的管脚P2.4/A12，NPN三极管Q1的发射极接地。

8.根据权利要求2所述的热水器的智能控制装置，其特征在于：所述报警模块(6)为蜂鸣器；所述蜂鸣器通过分压电阻、NPN三极管Q2和主控芯片(1)相连；所述蜂鸣器一端接所述分压电阻后与NPN三极管Q2的发射极相连，另一端接地；所述主控芯片(1)的管脚P2.2/A10和所述NPN三极管Q2的基极相连；所述NPN三极管Q2的集电极接地。

9.根据权利要求2所述的热水器的智能控制装置，其特征在于：所述湿度检测模块(8)采用湿度传感器SHT11；所述湿度传感器SHT11的SCK管脚与主控芯片(1)的P2.0/A8管脚相连，DATA管脚与主控芯片(1)的P2.1/A9管脚相连，DATA管脚与主控芯片(1)的PTA3管脚之间接有上拉电阻，在VCC端接入一个去耦电容。

10.根据权利要求2所述的热水器的智能控制装置，其特征在于：所述调节控制模块(4)包括时间控制模块和键盘；所述时间控制模块包括晶振、电容C1和电容C2；所述键盘与主控芯片(1)的P1口的8个管脚相连；所述晶振两端分别与主控芯片(1)的XTAL1和XTAL3管脚相连，电容C1和电容C2串联后并联在晶振两端。