CN207661994U - 一种储水式热水器分时控制系统 - Google Patents

Abstract

一种储水式热水器分时控制系统，其包括：MCU、蜂鸣器、液晶显示屏、键盘操作界面、温度传感器、光耦隔离电路、驱动放大电路、继电器、水泵开关、电磁阀开关以及洗浴加热开关，其中MCU中含有ADC模块和RTC时钟模块，MCU通过输出控制信号控制蜂鸣器的开关，MCU通过内部IIC总线和液晶显示屏连接，温度传感器将采集到的洗浴温度及环境温度传输给MCU中的ADC模块，键盘操作界面每一个键盘连接到MCU，其特征在于：MCU输出的控制信号通过光耦隔离电路后控制驱动放大电路，从而控制继电器的开关，从而实现控制水泵，进水电磁阀以及加热开关。实现在预设时间内对热水器进行小功率加热，而在预设时间外对热水器进行大功率加热，节省用户的电费成本，并且实现电能的合理有效应用。

Description

一种储水式热水器分时控制系统

技术领域

本实用新型属于热水器智能控制领域，具体为一种储水式热水器分时控制系统。

背景技术

随着人们生活品质的不断提高，热水器已经成为每家每户的必需品，热水器主要分为电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、和空气热水器四种，其中电热水器有分为储水式热水器以及即热式热水器两种，储水式热水器安装方便，使用方便，不受天然气楼层气压差异的影响，但是也存在一定的问题：洗澡前要提前预热，等待的时间较长，功率较大，耗电量大，此外储水式热水器是通过热棒对胆内的水进行加温，一旦使用热水器的人增加时，当水从低温开始加热，储水式热水器加热的温度往往跟不上用户使用的速度。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决上述储水式热水器耗电高、成本低以及需要提前打开加热开关预热等问题，本实用新型提出一种储水式热水器分时控制系统，其能够根据自身的实时时间以及MCU编程在其内的时间区间来设置加热模式以及加热温度，实现在预设时间内对热水器进行小功率加热，而在预设时间外对热水器进行大功率加热，节省用户的电费成本，利用谷电荷峰电电价的不同，做出分时控制，实现电能的合理有效应用。

一种储水式热水器分时控制系统，其包括：MCU、蜂鸣器、液晶显示屏、键盘操作界面、温度传感器、光耦隔离电路、驱动放大电路、继电器、水泵开关、电磁阀开关以及洗浴加热开关，其中MCU中含有ADC模块和RTC时钟模块，MCU通过输出控制信号控制蜂鸣器的开关，MCU通过内部IIC总线和液晶显示屏连接，温度传感器将采集到的洗浴温度及环境温度传输给 MCU中的ADC模块，键盘操作界面每一个键盘连接到MCU，其特征在于： MCU输出的控制信号通过光耦隔离电路后控制驱动放大电路，从而控制继电器的开关，从而实现控制水泵，进水电磁阀以及加热开关。

进一步的，MCU选择STM32F0xx系列单片机。

进一步的，还包括，MCU通过输出控制信号控制蜂鸣器的开关，当热水器发生漏电、水压过低或过高以及水位过低故障给出声音报警。

进一步，MCU通过内部IIC总线和液晶显示屏连接，传输当前水温，设定水温，当前时间，设定时间和水位等数据到液晶显示屏。

进而，洗浴温度监测及环境温度监测通过传感器采集温度，将数据传输到MCU的ADC电路采集得到温度信号做处理。

进一步的，RTC时钟模块式属于MCU内部的集成电路模块，设置好参数后，RTC自动运行。

进一步的，键盘操作界面每一个键盘连接到MCU，MCU通过每一个键盘的输入状态，判断输入数据，包括时间的设置和洗浴温度的设置。

进一步的驱动放大电路的驱动信号通过光耦隔离电路从MCU发出，通过驱动放大电路放大电压，开关继电器，去控制水泵，进水电磁阀以及加热开关。一种储水式热水器分时控制方法，包括：

在键盘操作界面设置时间以及加热温度：储水式热水器上设有键盘操作界面，根据实际需求在键盘操作界面上设置热水器需要加热到的加热温度，此外，在键盘操作界面上设置了加热预设时间。

所述的加热温度设置范围为38℃～70℃，所述的加热预设时间为热水器在此时间区间内进行大功率的加热，所述的大功率为2000W～2500W，而在此预设时间之外进行小功率的加热，所述的小功率为50W～100W。

进一步的，所述的储水式热水器上设有液晶显示屏，所述的液晶显示屏可以显示水箱的水位、当前的日期时间、当前的水温。

MCU单片机编程：所述的MCU为微控制单元，又称为单片微型计算机或者单片机，即芯片级的计算机，RTC实时时钟是MCU的自带模块，MCU 根据键盘操作界面上设置的预设区间将其编程在内部的RTC时钟上，RTC在程序下，自动工作，此外MCU中设置了热水器在不同时间区间的加热温度以及加热功率。

读取RTC实时时间：MCU读取RTC当前的时间。所述的RTC为实时时钟，是集成电路，测量计算时间比较精确，进一步的，所述的MCU的供电方式为电源供电、电池供电中的至少一种，当电源掉电的时候，MCU还可以通过电池供电，避免MCU内部的RTC实时时钟在电源掉电时无法工作。

根据实时时间设置加热模式：根据RTC的实时时间以及MCU的编程预设时间相比，当RTC的实时时间在预设区间内，对热水器中的水进行2000W～ 2500W加热，当RTC的实时时间在预设区间外，对热水器中的水进行50W～ 100W加热。进一步的，所述的预设时间为用电谷时期，这时候电价便宜，储水式热水器对水加热时，保持以2000W～2500W加热，热水器内水温达到设定温度时，停止加热，热水器处于保温状态，在谷时期进行大功率用电，电费较低；在预设时间外为用电峰时期，这时候电价较高，储水式热水器以 50W～100W的功率对水进行加热，加热时间较长，温度到达设定温度时，停止加热，热水器处于保温状态，在峰时期进行小功率用电，用电量低，电费较低，对于用户来说，节省热水器用电费用。

进一步优选的是，所述的预设时间根据季节的、实际用电需求的不同来设置，通常情况下，晚间(18:00-6:00)为预设时间区间，即用电低谷期，电费较低；白天(6:00-18:00)为预设区间外时间，用电峰时期，电费较贵。优选的是，预设时间可以根据用户自身的爱好习惯自由设置。

进一步优选的是，所述的热水器上安装了蜂鸣器，可以对热水器发生漏电、水压过低或过高以及水位过低故障时进行警报，防止干烧或者触电。具体的，在储水式热水器的水箱中安装了液位计，对水箱中的水位进行监控，当水位较高时，水泵停止工作，不再向热水器中进行加水，而当水位较低时，应该打开水泵，向水箱中注水防止热水器干烧；此外在储水式热水器的水箱底部安装了压力传感器，检测水箱中的水压，保证热水器中的水压在正常工作状态，防止热水出不来或者热水可用量的减少。

进一步优选的是，热水器上设有光电耦合器、继电器、驱动放大电路，所述的光电耦合器亦为光电隔离器，以光为媒介传输电信号，对输入和输出电信号有良好的隔离作用。所述的继电器的工作电压为10V～15V，而MCU 的工作电压为3V～5V，不是一个电压等级，所以需要用光电耦合器来隔离，防止电路损坏，此外MCU发出的控制信号，通过光电耦合器隔离后，经过驱动放大电路，用低压3V～5V的信号控制10V～15V的信号，所述的驱动放大电路将MCU的控制信号放大，10V～15V的信号打开继电器，通过继电器来控制水泵开关以及进水电磁阀的开关。

采用如上所述的储水式热水器分时控制方法，巧妙利用用电谷时期和峰时期的电价不同，来对热水器烧水进行分时控制，来节省用户的电费较高问题，具体的，选择自带RTC实时时钟的MCU，MCU根据设置的温度、加热时间、加热功率进行编程，MCU读取RTC实时时间判断当前时间是否在所预设时间区间内，根据当前时间段是在用电谷期以及峰时期选择对热水气加热的具体方式。此外，该发明所述的储水式热水器分时控制方法可以应用在不同类型的热水器上，适用性强。

附图说明

图1为本实用新型的储水式热水器分时控制系统的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式1：

如图1所示，为本实用新型的一种储水式热水器分时控制系统的结构示意图，其包括：MCU、蜂鸣器、液晶显示屏、键盘操作界面、温度传感器、光耦隔离电路、驱动放大电路、继电器、水泵开关、电磁阀开关以及洗浴加热开关，其中MCU中含有ADC模块和RTC时钟模块，MCU通过输出控制信号控制蜂鸣器的开关，MCU通过内部IIC总线和液晶显示屏连接，温度传感器将采集到的洗浴温度及环境温度传输给MCU中的ADC模块，键盘操作界面每一个键盘连接到MCU，其特征在于：MCU输出的控制信号通过光耦隔离电路后控制驱动放大电路，从而控制继电器的开关，从而实现控制水泵，进水电磁阀以及加热开关。

其中，MCU选择STM32F0xx系列单片机。

MCU通过输出控制信号控制蜂鸣器的开关，当热水器发生漏电、水压过低或过高以及水位过低故障给出声音报警。

MCU通过内部IIC总线和液晶显示屏连接，传输当前水温，设定水温，当前时间，设定时间和水位等数据到液晶显示屏。

洗浴温度监测及环境温度监测通过传感器采集温度，将数据传输到MCU 的ADC电路采集得到温度信号做处理。

RTC时钟模块式属于MCU内部的集成电路模块，设置好参数后，RTC 自动运行。

键盘操作界面每一个键盘连接到MCU，MCU通过每一个键盘的输入状态，判断输入数据，包括时间的设置和洗浴温度的设置。

一种储水式热水器分时控制方法，包括：

在键盘操作界面设置时间以及加热温度：储水式热水器上设有键盘操作界面，根据实际需求在键盘操作界面上设置热水器需要加热到的加热温度，此外，在键盘操作界面上设置了加热预设时间；

MCU单片机编程：所述的MCU为微控制单元，又称为单片微型计算机或者单片机，即芯片级的计算机，RTC实时时钟是MCU的自带模块，MCU 根据键盘操作界面上设置的预设区间将其编程在内部的RTC时钟上，RTC在程序下，自动工作，此外MCU中设置了热水器在不同时间区间的加热温度、加热介质以及加热功率；

读取RTC实时时间：MCU读取RTC当前的时间；

根据实时时间设置加热模式：根据RTC的实时时间以及MCU的编程预设时间相比，当RTC的实时时间在预设区间内，对热水器中的水进行2000W～ 2500W加热，当RTC的实时时间在预设区间外，对热水器中的水进行50W～ 100W加热。

其中设置加热温度为55℃，晚间(18:00-6:00)为预设时间区间，白天 (6:00-18:00)为预设区间外时间，在18:00-6:00内热水器以2000W对其中的水进行加热，加热至55℃时，热水器停止加热，保温，而6:00-18:00对热水器中的热以50W进行加热，加热至55℃时，热水器停止加热，保温。

具体实施方式2：

一种储水式热水器分时控制方法，包括：

在键盘操作界面设置时间以及加热温度：储水式热水器上设有键盘操作界面，根据实际需求在键盘操作界面上设置热水器需要加热到的加热温度，此外，在键盘操作界面上设置了加热预设时间；

MCU单片机编程：所述的MCU为微控制单元，又称为单片微型计算机或者单片机，即芯片级的计算机，RTC实时时钟是MCU的自带模块，MCU 根据键盘操作界面上设置的预设区间将其编程在内部的RTC时钟上，RTC在程序下，自动工作，此外MCU中设置了热水器在不同时间区间的加热温度、加热介质以及加热功率；

读取RTC实时时间：MCU读取RTC当前的时间；

根据实时时间设置加热模式：根据RTC的实时时间以及MCU的编程预设时间相比，当RTC的实时时间在预设区间内，对热水器中的水进行2000W～2500W加热，当RTC的实时时间在预设区间外，对热水器中的水进行50W～ 100W加热。

其中设置加热温度为65℃，19:30-7:30为预设时间区间，7:30-19:30为预设区间外时间，在19:30-7:30内热水器以2200W对其中的水进行加热，加热至65℃时，热水器停止加热，保温，而7:30-19:30对热水器中的热以50W进行加热，加热至65℃时，热水器停止加热，保温。

具体实施方式3：

一种储水式热水器分时控制方法，包括：

在键盘操作界面设置时间以及加热温度：储水式热水器上设有键盘操作界面，根据实际需求在键盘操作界面上设置热水器需要加热到的加热温度，此外，在键盘操作界面上设置了加热预设时间；

MCU单片机编程：所述的MCU为微控制单元，又称为单片机，即芯片级的计算机，RTC实时时钟是MCU的自带模块，MCU根据键盘操作界面上设置的预设区间将其编程在内部的RTC时钟上，RTC在程序下，自动工作，此外MCU中设置了热水器在不同时间区间的加热温度、加热介质以及加热功率；

读取RTC实时时间：MCU读取RTC当前的时间；

根据实时时间设置加热模式：根据RTC的实时时间以及MCU的编程预设时间相比，当RTC的实时时间在预设区间内，对热水器中的水进行2000W～ 2500W加热，当RTC的实时时间在预设区间外，对热水器中的水进行50W～ 100W加热。

其中设置加热温度为60℃，19:30-7:30、7:30-10:30为预设时间区间， 10:30-19:30为预设区间外时间，在19:30-7:30、7:30-10:30内热水器以2100W 对其中的水进行加热，加热至60℃时，热水器停止加热，保温，而10:30-19:30 对热水器中的热以50W进行加热，加热至60℃时，热水器停止加热，保温。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种储水式热水器分时控制系统，其包括：MCU、蜂鸣器、液晶显示屏、键盘操作界面、温度传感器、光耦隔离电路、驱动放大电路、继电器、水泵开关、电磁阀开关以及洗浴加热开关，其中MCU中含有ADC模块和RTC时钟模块，MCU通过输出控制信号控制蜂鸣器的开关，MCU通过内部IIC总线和液晶显示屏连接，温度传感器将采集到的洗浴温度及环境温度传输给MCU中的ADC模块，键盘操作界面每一个键盘连接到MCU，其特征在于：MCU输出的控制信号通过光耦隔离电路后控制驱动放大电路，从而控制继电器的开关，从而实现控制水泵，进水电磁阀以及加热开关。

2.如权利要求1所述的储水式热水器分时控制系统，其特征在于：MCU选择STM32F0xx系列单片机。

3.如权利要求1所述的储水式热水器分时控制系统，其特征在于：还包括，当热水器发生漏电、水压过低或过高以及水位过低故障时，控制蜂鸣器的开关打开。

4.如权利要求1所述的储水式热水器分时控制系统，其特征在于：液晶显示屏上显示当前水温、设定水温、当前时间、设定时间和当前水位。