CN2459589Y

CN2459589Y - 太阳能热水器超声波水位、水温测控装置

Info

Publication number: CN2459589Y
Application number: CN01216072U
Authority: CN
Inventors: 曲宏泽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2001-11-14
Anticipated expiration: 2011-01-19

Abstract

太阳能热水器超声波水位、水温测控装置,其传感器输出的回波信号进行接收的处理电路,处理电路的输出与传感信号单片机相接;主单片机通过接收解调器接收水位、水温信号、利用两片串入并出移位寄存器驱动两位数码管实时显示水位、水温的变化,并根据与预设值的比较,由单片机的两个管脚输出两路控制信号,控制上水电磁阀的启、停和电加热管的开关;优点是结构简单、测量显示精度高,安装维护方便、不结水垢、使用寿命长。

Description

太阳能热水器超声波水位、水温测控装置

本实用新型涉及一种太阳能热水器超声波水位、水温测控装置。

近几年，随着环保呼声的日益高涨，能源危机的频发，绿色环保型能源太阳能的应用越来越被人们所重视。民用品方面太阳能热水器逐步进入千家万户，并被人们所喜爱，而其中的水箱的水位、水温的控制一直是一个比较棘手的问题。目前已有这方面的装置，如中国专利公报公开的实用新型专利，名称“太阳能热水器全自动上水仪”、专利号99228238，它是由两个触发电路、执行电路、变压器整流电路和外接的电极及光感元件、电磁阀构成，主要是利用两个触发电路中时基电路(555)的触发原理，通过光感元件阻值的变化来控制执行电路继电器的通断，实现上水电路的自动复位达到全自动上水目的，该自动上水仪通过光电检测、时基电路达到自动上水的目的，防止太阳能干烧现象。其缺陷是温度无法检测，控制水位检测的光感元件易老化，插入水内的传感器，安装维护困难；尤其是在不同水质的地方接触传感器，水垢非常严重，影响它的计量精度和使用寿命。

本实用新型的目的是提供一种结构简单、成品率高、测量显示精度高，安装维护方便、不结水垢、使用寿命长的太阳能热水器超声波水位、水温测控装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。它由水位传感器、水温传感器、水位传感信号处理电路、主单片机及显示控制电路组成，其中液位传感器采用非接触式超声波传感器，并具有对传感器输出的回波信号进行接收的处理电路，处理电路的输出与传感信号单片机相接；主单片机通过接收解调器接收水位、水温信号、利用两片串入并出移位寄存器驱动两位数码管实时显示水位、水温的变化，并根据与预设值的比较，由单片机的两个管脚输出两路控制信号，控制上水电磁阀的启、停和电加热管的开关，达到自动上水、控温的目的。

所述的水位、水温测控装置，水位传感器采用非接触式超声波传感器安装在水箱的顶部。

所述的超声波水位传感器为发射接收换能器分一体式和发射接收分开式

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、采用非接触式超声波水位传感器、测量显示精度高、成品率高、结构简单，无水垢现象；

2、采用单片机微处理器系统、界面直观、操作方便、可由键盘设置水位水温的理想参数及系统的自检测；

3、采用数字载波通讯技术、可靠性高、维修方便、使用寿命长。

图1是本实用新型的工作原理框图；

图2是本实用新型采样信号处理模块电路结构示意图；

图3是本实用新型主单片机处理模块电路结构示意图；

图4是本实用新型的传感器安装在水箱顶部一种结构示意图；

图5是本实用新型的传感器安装在水箱顶部另一种结构示意图。

下面结合实施例详细说明工作原理。

图2中，单片机IC1采用Atme1公司的AVR90S1200，该中央处理芯片控制超声波数据的发送及接收，温度采样频率的输入，并运算转换成测温数据值及液位数据，校正液位温度误差后，通过SDA、CLK串行通信发送给主处理芯片。其PD4口发送40KHZ超声波通过一个电阻R2后在Q1放大，再经耦合变压器T1后送到发射换能器P1发出超声波数据，IC2为CXA20106A，通过接收换能器P2接收液面反射超声波回波信号，该芯片内部包括了前置放大、限幅放大、整形电路、输出数据信号到IC1的PD6，以便IC1检测，判断回波的数据正确与否及时差，以便计算出液面高度。IC3为温控频率振荡器，外接W/T为热敏电阻，外界水箱内温度的变化使得W/T阻值改变，IC3的振荡频率相应改变，通过IC3的3脚接IC1的PB2端，使IC1取得水箱内温度的频率值，以利于IC1的温度计算，并校正不同温度下测液位的回波数值以及实时的温度值。

图3中，IC4为中央处理单元，采用AVR90S1200，PD0、PD1软件模拟串行口，扩展IC5、IC6(HC164)串入并出驱动芯片，驱动数码管LED0、、LED1显示，PD2、PD3、PD4、PD5通过上拉电阻R1、R2、R3、R4接按键S4、S3、S2、S1，使用按键S1、S2、S3、S4完成各种参数的输入，PB1口通过Q3驱动蜂鸣器，当上水达到设定水位或达到设定温度时便发出报警信号。PB2、PB3、PB4、PB5驱动四路发光二极管显示工作状态。PB6外接Q1、控制上水电磁阀JDQ2的动作，PB7外接Q2控制电热管继电器JDQ的动作，PB0、PD6为接收传感信号；处理电路的水位、水温信号经过IC1的处理送到LED显示，并自动控制上水电磁阀、加热继电器的动作，达到自动上水、控温的目的。

图4中，超声波发射换能器1、接收换能器2及热敏电阻安装在水箱3顶部。发射接收换能器固定在塞子下部的橡胶上并处于同一水平位置，工作时，超声波垂直发射后，通过水面到箱底部反射回来，接收端2接收反射回波。由于超声波在空气与水中的传播速度不同，根据反射回波的时差处理器进行运算处理，得到水位准确值。

图5中，发射换能器4、接收换能器5水平安装在水箱3顶部通过导管将发射的超声波及回波垂直向下射向水面或从水面反射回去，是一种非接触式测量传感器，其工作原理同图4。

Claims

1、太阳能热水器超声波水位、水温测控装置，它由水位传感器、水温传感器、水位传感信号处理电路、主单片机及显示控制电路组成，其特征在于其中液位传感器采用非接触式超声波传感器，并具有对传感器输出的回波信号进行接收的处理电路，处理电路的输出与传感信号单片机相接；主单片机通过接收解调器接收水位、水温信号利用两片串入并出移位寄存器驱动两位数码管实时显示水位、水温的变化，并根据与预设值的比较，由单片机的两个管脚输出两路控制信号，控制上水电磁阀的启、停和电加热管的开关，达到自动上水、控温的目的。

2、根据权利要求1所述的太阳能热水器超声波水位、水温测控装置，其特征在于所述的水位、水温测控装置，水位传感器采用非接触式超声波传感器安装在水箱的顶部。

3、根据权利要求1所述的太阳能热水器超声波水位、水温测控装置，其特征在于所述的超声波水位传感器为发射接收换能器分一体式和发射接收分开式。