CN206361980U - 一种基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器 - Google Patents

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王海伦
许大星
沈晓丹
阮嘉烽
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Abstract

本实用新型公开了一种基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器，包括：测量电路、信号处理电路、单片机控制电路、报警显示电路、键盘电路、时钟电路、控制信号隔离电路、加热电路；所述测量电路与所述信号处理电路连接；所述信号处理电路与所述单片机控制电路连接；所述单片机控制电路与所述报警显示电路、所述键盘电路、所述时钟电路、所述控制信号隔离电路连接；所述控制信号隔离电路与所述加热电路连接。本实用新型将模糊控制和单片机控制结合起来，从而使该调节器的性能指标达到最优。

Description

一种基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器
技术领域
本实用新型涉及热水器温度控制领域，特别涉及一种基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器。
背景技术
许多家庭和公共场所都在使用太阳能热水器，但是，太阳能热水器受天气影响很大，当夜晚或者阴天阳光不足时，水箱中的水可能达不到设定温度。这时需要采用辅助加热的方法把水箱中的水加热到足够的温度，以满足用户全天候使用的要求。在辅助加热方法中，电加热是一种常用的方式。
目前辅助电加热的控制电路，主要采用的是传统的PID控制，在强时变、大时滞、非线性系统中的控制效果不灵敏，易引起超调，使水温不易控制，给用户的使用带来不便。
实用新型内容
为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器。所述技术方案如下：
一种基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器，包括：测量电路、信号处理电路、单片机控制电路、报警显示电路、键盘电路、时钟电路、控制信号隔离电路、加热电路；
所述测量电路与所述信号处理电路连接；
所述信号处理电路与所述单片机控制电路连接；
所述单片机控制电路与所述报警显示电路、所述键盘电路、所述时钟电路、所述控制信号隔离电路连接；
所述控制信号隔离电路与所述加热电路连接。
可选地，所述测量电路包括水面温度传感器、防干烧温度传感器、水位传感器、电流传感器、漏电电流传感器，所述水面温度传感器、所述防干烧温度传感器、所述水位传感器、所述电流传感器、所述漏电电流传感器分别与所述信号处理电路连接。
可选地，所述信号处理电路采用ADC0809数模转换器。
可选地，所述时钟电路采用DS12887实时时钟芯片。
可选地，所述报警显示电路包括报警器声音提示电路和电加热指示灯显示电路，所述报警器声音提示电路和所述电加热指示灯显示电路分别与所述单片机控制电路连接。
可选地，所述键盘电路的中间接口电路为82C55接口电路。
可选地，所述水温调节器采用模糊控制，所述模糊控制的输入为测得温度与设定温度的偏差及偏差的变化量，输出为电热丝加热量。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
1)将电加热的功能引入到太阳能热水器中，以满足热水器全天候使用的要求。
2)将模糊控制与单片机控制结合起来，使热水器调节器的性能指标达到最优，方便用户控制水温。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的一种基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本实用新型实施例提供了一种基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器，参见图1，包括：测量电路110、信号处理电路120、单片机控制电路130、报警显示电路140、键盘电路150、时钟电路160、控制信号隔离电路170、加热电路180。
测量电路110与信号处理电路120连接。
信号处理电路120与单片机控制电路130连接。
单片机控制电路130与报警显示电路140、键盘电路150、时钟电路160、控制信号隔离电路170连接。
控制信号隔离电路170与加热电路180连接。
在本实施例中，测量电路110包括水面温度传感器、防干烧温度传感器、水位传感器、电流传感器、漏电电流传感器，所述水面温度传感器、所述防干烧温度传感器、所述水位传感器、所述电流传感器、所述漏电电流传感器分别与信号处理电路120连接。
具体地，水面温度传感器实时显示水的温度，防干烧传感器作防干烧保护之用，水位传感器实时显示水位高度，漏电电流传感器监控设备绝缘情况。
在本实施例中，数模转换电路采用ADC0809数模转换器。
具体地，ADC0809把热水器水箱中的水面温度传感器、防干烧温度传感器水位传感器、电流传感器、漏电电流传感器的模拟信号变成数字信号，以便单片机进行实时显示、保护和控制。
在本实施例中，时钟电路160采用DS12887实时时钟芯片。
具体地，DS12887实时时钟芯片内有锂电池，并有114字节的RAM，可以在控制器断电时进行准确计时，并在掉电时将用户设置参数和故障状态参数等重要参数保存在RAM中。
在本实施例中，单片机控制电路130所用的芯片为AT89C51单片机。
具体地，AT89C51单片机为控制的核心，单片机在地址锁存器74LS373的配合下，通过P1、P2口扩展外围接口电路，进而与信号处理电路120、报警显示电路140、键盘电路150连接。
在本实施例中，报警显示电路140包括报警器声音提示电路和电加热指示灯显示电路，所述报警器声音提示电路和所述电加热指示灯显示电路分别与所述单片机控制电路连接。
具体地，报警器声音提示电路是通过三极管驱动直流蜂鸣器来控制蜂鸣器的接通和断开时间使蜂鸣器发出不同长短的报警声，加入蜂鸣器使热水器使用更加安全，遇到干烧及漏电情况及时报警，大大提高了热水器使用的安全性。
具体地，电加热指示灯显示电路使用户清晰明了的知道热水器的加热状态，方便安全。
在本实施例中，显示和键盘电路的中间接口电路为82C55接口电路。
具体地，82C55接口电路用于对8个LED数码管和具有8个按键的键盘进行扩展。
在本实施例中，加热电路180利用三极管进行功率放大后驱动大功率继电器，然后再驱动电加热丝来实现对电热水器的控制。加热丝包括两组加热丝，分别为加热丝1和加热丝2，电热丝1的功率大于电热丝2的功率。
在本实施例中，水温调节器采用模糊控制，模糊控制的输入量为测得温度与设定温度的偏差及偏差的变化量，输出量为电热丝加热量。
具体地，模糊控制器的输入为测得温度与设定温度的偏差E，E＝t-t0，其中t为测得的水温，t0为设定的水温；以及偏差的变化量△E，△E＝t本-t前，其中t前为前次测得的温度，t本为本次测得的温度。模糊控制器的输出为电热丝加热量U。
偏差E分为四个模糊子集B(大)、M(中)、S(小)、N(负)，对应温度的偏差为t0-t＞TM1℃、TM2℃＜t0-t＜TM1℃、0℃＜t0-t＜TM2℃、t0-t＜0℃，其中TM1＞TM2＞0。
偏差的变化量△E分为三个模糊子集P(正)、Z(零)、N(负)，对应的偏差变化量为t本-t前＞A0、-A0＜t本-t前＜A0、t本-t前＜-A0，其中A0＞0。
电热丝加热量U分为四个模糊子集B(大)、M(中)、S(小)、Z(零)，对应两根电热丝四种状态的组合：电热丝1电热丝2都加热；电热丝1加热；电热丝2加热；电热丝1电热丝2都不加热。
综上所述，本实用新型实例将电加热功能加入到太阳能热水器中，同时把模糊控制和单片机控制结合起来，从而使调节器的性能指标达到最优，并且水温调节器具有实用性强，电路结构简单，成本低，抗干扰良好的优点。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器，其特征在于，所述水温自动调节器包括：测量电路、信号处理电路、单片机控制电路、报警显示电路、键盘电路、时钟电路、控制信号隔离电路、加热电路；
所述测量电路与所述信号处理电路连接；
所述信号处理电路与所述单片机控制电路连接；
所述单片机控制电路与所述报警显示电路、所述键盘电路、所述时钟电路、所述控制信号隔离电路连接；
所述控制信号隔离电路与所述加热电路连接。
2.根据权利要求1所述的基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器，其特征在于，所述测量电路包括水面温度传感器、防干烧温度传感器、水位传感器、电流传感器、漏电电流传感器，所述水面温度传感器、所述防干烧温度传感器、所述水位传感器、所述电流传感器、所述漏电电流传感器分别与所述信号处理电路连接。
3.根据权利要求1所述的基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器，其特征在于，所述信号处理电路采用ADC0809数模转换器。
4.根据权利要求1所述的基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器，其特征在于，所述时钟电路采用DS12887实时时钟芯片。
5.根据权利要求1所述的基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器，其特征在于，所述单片机控制电路采用AT89C51单片机。
6.根据权利要求1所述的基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器，其特征在于，所述报警显示电路包括报警器声音提示电路和电加热指示灯显示电路，所述报警器声音提示电路和所述电加热指示灯显示电路分别与所述单片机控制电路连接。
7.根据权利要求1所述的基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器，其特征在于，所述键盘电路的中间接口电路为82C55接口电路。
8.根据权利要求1所述的基于模糊控制的太阳能热水器水温自动调节器，其特征在于，所述水温自动调节器采用模糊控制，所述模糊控制的输入为测得温度与设定温度的偏差及偏差的变化量，输出为电热丝加热量。
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CN109695964A (zh) * 2018-12-28 2019-04-30 承德市兴狮福利机械加工有限公司 太阳能智能控制系统

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