CN2694179Y - 一种太阳能热水器的无线遥控控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能热水器的无线遥控控制装置。它的技术要点在于该装置由遥控器和主控器两部分构成，遥控器与主控器之间通过高频发射接收电路进行通讯联络，从而实现整体的测控功能；安装于室外的主控器由主控器MCU电路、水温水位传感器电路、电磁阀电路、电加热管电路及高频发射接收组成；遥控器由遥控器MCU电路、LCD显示及LCD驱动IC电路、报警电路及高频发射接收组成。本实用新型克服了现有技术的不足，提供了一种安装简便可靠、美观，使用安全方便的太阳能热水器的无线遥控控制装置，使太阳能热水器利用最有效的能源，节约电能。

Description

一种太阳能热水器的无线遥控控制装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种无线遥控控制装置，尤其是涉及一种用于太阳能热水器的无线遥控控制装置。

【背景技术】

太阳能热水器是利用太阳辐射的光能来加热水的热水器，它是一种环保型的热水器，完全节能，因而受到人们的青睐。但是太阳能热水器受季节、天气、时间等条件的制约，不能全天候的提供热水，因而有的太阳能热水器在水箱中设置电加热管和传感器，现有技术与电加热管、传感器等配套的控制器是采用线控式(如图1)，控制器安装在浴室内，而太阳能热水器一般安装于屋顶，二者之间距离远，通过如电加热三芯护套线、四芯信号线、电热带三芯护套线、电磁阀二芯连接线等线路连接，安装线路长，需要预埋管线或穿墙打洞，安装复杂，电磁阀装于室内，影响美观；再有，控制器在浴室潮湿的环境中使用，且与220V强电直接相连，操作时存在漏电触电的隐患；而且，现有的控制器不能实现真正的全智能控制，如可能夜间加热浪费电能，也可能停电后数据丢失需要重新设定等。

本实用新型为了克服以上的缺点，进行了有益的改进。

【实用新型内容】

本实用新型克服了现有线控器在安装、安全、使用上的种种缺陷和不足，提供了一种安装简便、美观，使用安全、方便，真正意义上的全智能控制、双向发射接收无线遥控的控制装置，使太阳能热水器成为真正意义上的安全、智能、节能的绿色环保家居产品。

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用下列技术方案：

一种太阳能热水器的无线遥控控制装置，其特征在于该装置由遥控器和主控器两部分构成，遥控器与主控器之间通过高频发射接收电路进行通讯联络，从而实现整体的测控功能；安装于室外的主控器由主控器MCU电路、水温水位传感器电路、电磁阀电路、电加热管电路及高频发射接收组成；其中主控器MCU电路双向连接高频发射接收电路；水温水位传感器电路将感应到的太阳能热水器水箱的实际水温水位信息经电阻→频率的变换后传送到主控器MCU电路的输入端；主控器MCU电路的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端给继电器I输入端启动信号，继电器I控制电加热管电路的工作；主控器MCU电路的输出端通过功率放大后再连接水流电磁阀电路的控制端。

如上所述的一种太阳能热水器的无线遥控控制装置，其特征在于所述的遥控器由遥控器MCU电路、LCD显示及LCD驱动IC电路、报警电路及高频发射接收组成；其中遥控器MCU电路与高频发射接收双向相连；遥控器MCU电路上设置有按键；遥控器MCU电路的输出端经过放大与报警电路相连；遥控器MCU电路的输出端连接LCD驱动IC电路的输入端，LCD驱动IC电路的输出端连接LCD显示的输入端。

如上所述的一种太阳能热水器的无线遥控控制装置，其特征在于所述的主控器MCU电路的输出端连接保温带/增压泵驱动电路的输入端，驱动电路的输出端给继电器II输入端启动信号，继电器II控制保温带或增压泵的工作。

如上所述的一种太阳能热水器的无线遥控控制装置，其特征在于所述的电加热管电路给漏电保护电路信号，漏电保护电路连接主控器MCU电路，主控器MCU电路给漏电保护电路控制信号控制220V交流电的切断。

如上所述的一种太阳能热水器的无线遥控控制装置，其特征在于所述的主控器MCU电路采用集成块AT89C4051。

如上所述的一种太阳能热水器的无线遥控控制装置，其特征在于所述的遥控器MCU电路采用集成块EM78P447A。

本实用新型与现有技术相比具有如下的优点：1.主控器不必安装于浴室内，可以安装于太阳能热水器上或任何方便的地方，安装简便可靠，且节省大量线材，电磁阀安装于室外，不会影响美观；2.遥控器由3V电池供电，与带220V强电的主机分离，使用安全方便；3.主控器采用“温升曲线法”控制电加热管实现全智能控制，解决了智能控制加热难的问题，最大限度的利用太阳能，节约电能；4.主控器和遥控器之间随时保持数据交换，主控器停电或任何一方单方断电数据不会丢失。

【附图说明】

图1是现有技术线控式太阳能热水器的安装示意图；

图2是本实用新型无线遥控式太阳能热水器的安装示意图；

图3是本实用新型的主控器部分的方框示意图；

图4是本实用新型的遥控器部分的方框示意图；

图5、图6是本实用新型的主控器部分的电子原理图；

图7、图8是本实用新型的遥控器部分的电子原理图。

图5、图6中，A为水温水位传感器电路；B为主控器MCU电路；C为保温带/增压泵驱动电路；D为电磁阀电路；E为电源电路；F为电加热管电路及其漏电保护电路；G为保温带或增压泵；H为高频发射；I为高频接收。

图7、图8中，J为DC-DC升压电路；K为电池检测IC电路；L为LCD显示及LCD驱动IC电路；M为遥控器MCU电路及键盘；N为报警电路；O为高频发射；P为高频接收。

【具体实施方式】

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

太阳能热水器包括集热管、水箱1、进出水系统2、电磁阀3、电加热管4、传感器5等部分。集热管集聚太阳辐射的光能，并将其转换为加热水的热能，水箱1贮存经集热管加热后的热水，水箱1上设有进出水系统2，用来保证自来水的供水和热水的出水同步进行。为了保证太阳能热水器能够全天候的提供热水，太阳能热水器的水箱1中设有电加热管4和感应水箱水温和水位的传感器5。

本实用新型的太阳能热水器设有无线遥控控制装置，该装置由遥控器6和主控器7两部分构成，遥控器6与主控器7之间采用双向高频发射接收电路进行加密通讯。主控器7可以安装于室外的太阳能热水器上或任何方便的地方，主控器7由主控器MCU电路B、水温水位传感器电路A、电磁阀电路D、电加热管电路及其漏电保护电路F及高频发射接收电路H、I等组成，其主要功能是接收遥控器6发出的控制指令，依据指令通过对水温水位传感器5、继电器、电磁阀3、电加热管4、增压泵/保温带8等执行元件的控制来达到对太阳能热水器的工作状态进行监测和控制决定何时上水，何时实现启动电加热，各执行元件工作是否正常等，从而对太阳能热水器实现全功能的智能控制，并将有关信息发送至遥控器6。遥控器6由遥控器MCU电路及键盘M、LCD显示及LCD驱动IC电路L、报警电路N及高频发射接收电路O、P等组成。遥控器6的主要功能是将操作指令发送至主控器7执行，接收来自主控器7的监测信息，经处理后由显示屏LCD显示出来，供使用者查阅，并可进行机器运行状态的设定、电源检测、报警等。

主控器MCU电路B双向连接高频发射接收电路H、I；水温水位传感器电路A将感应到的太阳能热水器水箱的实际水温水位信息经电阻→频率的变换后传送到主控器MCU电路B的输入端；主控器MCU电路B的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端给继电器I输入端启动信号，继电器I控制电加热管电路F的加热；主控器MCU电路B的输出端通过功率放大再连接水流电磁阀电路D的控制端。

主控器MCU电路B的输出端连接保温带/增压泵驱动电路C的输入端，驱动电路的输出端给继电器II输入端启动信号，继电器II控制保温带或增压泵G的工作。电加热管电路F给漏电保护电路F漏电信号，漏电保护电路F连接主控器MCU电路B，主控器MCU电路B分析判断后给漏电保护电路F控制信号控制220V交流电的切断。

遥控器MCU电路M与高频发射接收电路O、P双向相连；遥控器MCU电路M上设置有操作按键M；遥控器MCU电路M的输出端经过放大与报警电路E相连；遥控器MCU电路M的输出端连接LCD驱动IC电路L的输入端，LCD驱动IC电路L的输出端连接LCD显示的输入端。

主控器结构及原理说明

水温及水位传感器电路A(电阻→频率变换)

水温、水位传感器由温度、压力敏感电阻、集成块IC(74HC04)及电容一起组成。当水温、水位变化时，传感器电阻值变化，使得整个振荡电路的振荡频率变化，主控器MCU通过对这两振荡电路的频率采样、计数，得到水温、水位信息参数。

主控器MCU电路B

主控器MCU采用ATMEL的AT89C4051，使用12MHz的石英晶振提供振荡。

保温带/增压泵及驱动电路C

保温带/水泵使用220V交流推动，主控器MCU的I/O口输出高电平H时，驱动功率三极管Q4，推动12VDC的继电器导通，从而达到控制220V交流电的作用。

电磁阀电路D

电磁阀控制了主机进水，只需12V即可推动。因此只需要I/O口上电平驱动功率三极管Q3即可。

电源电路E

太阳能热水器的主机使用交流220V供电。交流220V进入主机后，一路去做为保温带/水泵和加热管的电源，一路经变压器T1、D6～D9，降压、整流得到直流电源12V，可做为推动继电器用。12V再经过稳压集成块IC、U3 7805稳压，得到5V电压，提供整个主机的数字电路使用。

电加热管电路及其漏电保护电路F

电加热驱动与保温带/增压泵驱动电路基本相同，不同的是由于电加热功率大，因此，继电器需要更大的工作参数。另外为防止电加热时有短路等意外发生，主机在电加热使用过程进行全程监控。短路发生时，磁环L2产生电流，使三极管Q2导通，使I/O口拉低，主控器MCU检测到此I/O口低时，立即开断电路，停止加热工作，从而起到漏电保护作用。

保温带或增压泵G

由于保温带、增压泵使用同一组电路，两者只能二选一，因此提供安装时由用户选择使用何种功能。

高频发射H

C13、C14与L1组成一LC高频振荡，由高频发射管通过天线ANT发射。天线ANT为布在线路板上的环形天线，本身亦为一电感，参与LC振荡，电阻R11、电容C11、C12匹配整个发射电路的阻抗，使高频发射管和天线工作在最佳状态，提高有效发射功率的效率。

高频接收I

由鞭状天线接收高频信号，经LC滤波和第一级放大后至选项检波电路。检波电路由高频管和振荡电容、电感组成，产生所要检波的信号频率，L2为一可调电感，调节此电感使频率根据需要调节，得到准确的检波信号。检波后信号由高频信号转为低频信号，再至LM358进行放大、比较，得到遥控器MCU可处理的数字信号。

遥控器结构及原理说明

DC-DC升压电路J

采用AIC1642-50的DC-DC变换集成块IC。通过电感、二极管和电容产生100K调制频率，将1.5V*2的电池电压稳定地升到5V，为高频电路提供一稳定电压，避免因电池电压变化而影响高频电路的稳定性。

电池检测IC电路K

采用HT7024A的NMOS电压检测集成块IC，监测电压阀门值为2.4V。当电池电压高于2.4V时，输出高电平H；当电池电压低于2.4V时，输出低电平L。输出脚连到遥控器MCU的I/O口，MCU通过查询此I/O电平状态，得到电池电压状态。

LCD显示及LCD驱动IC电路L

遥控器MCU的I/O口与LCD驱动IC的HT1621 D-28相连，提供通讯信息，R12为HT1621提供显示屏LCD的偏压。显示屏LCD为1/3Bias，1/4Duty的9Segment*3com，显示屏由HT1621 D-28驱动显示。

遥控器MCU电路及键盘M

此部分包含了要求的复位、振荡电路。遥控器MCU采用EM78P447A，使用4MHz的石英晶振为外部振荡源，为MCU提供准确的时基。键盘共6个按键，平时上拉，按下键后，相应脚被按低。其中，“显示”键同时为唤醒功能键，当遥控器休眠时，按此键唤醒系统。

报警电路N

报警电路由一NPN三极管驱动有源蜂鸣器。当MCU的I/O口输出高电平H时，蜂鸣器产生4.7KHz声音；输出低电平L时，三极管截止，蜂鸣器两端无电压，不发声。

高频发射O

C8、C9与L2及ANT部分组成一LC高频振荡，由高频发射管通过天线ANT发射。天线ANT为布在线路板上的环形天线，本身亦为一电感，参与LC振荡，电阻R16、电容C6、C7匹配整个发射电路的阻抗，使高频发射管和天线工作在最佳状态，提高有效发射功率的效率。

高频接收P

由鞭状天线接收高频信号，经LC滤波和第一级放大后至选项检波电路。检波电路由高频管和振荡电容、电感组成，产生所要检波的信号频率，L102为一可调电感，调节此电感使频率根据需要调节，得到准确的检波信号。检波后信号由高频信号转为低频信号，再至LM358进行放大、比较，得到遥控器MCU可处理的数字信号。

本实用新型的功能是这样实现的：

主控器部分由220V电源供电。220V电源一路通过继电器I和继电器II分别控制电加热管电路和保温带/增压泵的通断；220V电源的另一路经降压整流后输出+5V和+12V直流电，+5V推动主控器MCU电路和高频发射接收工作，+12V为电磁阀和继电器I的动作提供电源。遥控器部分由3V电池供电，一路经电池检测IC电路后，直接推动遥控器MCU电路工作；另一路经DC/DC升压电路转换为+5V后，推动高频发射接收和LCD驱动集成块IC电路的工作。

主控器部分由主控器MCU电路发出信号，经各执行元件的动作实现其测控工作。遥控器MCU电路将按键操作指令经高频发射电路部分发送至主控器MCU电路；经高频接收电路接收来自主控器MCU电路的水温、水位等状态信息并显示于显示屏LCD上。主控器MCU电路和遥控器MCU电路之间通过双向高频发射接收进行通讯联络，从而实现整体的测控功能。具体描述如下：①水温水位的预置：由遥控器MCU我们事先设定我们希望的水温和水位，主控器MCU受到预置信号后，在需要上水时主控器MCU给出一个上水指令，经功率放大，打开电磁阀开始上水，同时主控器MCU将接收到的水温水位传感器的实测数据与预置水位数据进行比较并作出判断，当实测水位达到预置水位时，主控器MCU立即给出关闭电磁阀的信号，停止加水。主控器MCU对实测水温和预置水温数据也一直进行着监控和比较，当集热管集热使水箱水温达到预定水温时，电加热不启动，当太阳光经过集热不能使水箱温度达到预定温度，三小时后主控器MCU发出一个电加热信号给驱动电路，继电器I闭合推动电加热管加热，直至水箱水温达到预置水温，此时主控器MCU作出判断，关闭电加热管。②水温水位指示：水温水位传感器将感应到的太阳能热水器水箱的实际水温水位信息，经电阻→频率变换后传送至主控器MCU，主控器MCU将此信号经由主控器的高频发射电路发送至遥控器，遥控器经高频接收电路接收到信号后送至遥控器MCU，再经LCD驱动集成块IC显示于显示屏LCD上，实现水温水位的实时监测和指示，当水温水位数据发生变化时，显示屏LCD即时刷新。③缺水报警，缺水上水：主控器MCU通过水温水位传感器随时监测着水箱水温和水位的变化。当水位达到低警戒水位时(25％)，发出缺水报警信号，经主控器的高频发射电路发送遥控器，遥控器的高频接收电路接收到报警信号后，经信号放大，推动蜂鸣器发出报警信号；当显示屏LCD警戒水位25％标志闪烁，提醒使用者注意，待15分钟后，主控器MCU发出上水信号，推动电磁阀上水至预置水位。④手动上水/手动加热：当任何时候，你觉得水温或水位不合适时，你都可以通过操作遥控器上的加水或加热按键，将指令发送至主控器，主控器MCU接收到指令后，经驱动电路驱动执行元件电磁阀或电加热管工作，进行加水或加热，直至满意为止，再次按压加水或加热键，随时停止加水或加热。⑤智能加水：当缺水时自动上水至预置水位；当太阳能热水器加热超过预置水温时，便会自动上升至上一水位，即超温自动上水，如果水位不够预置水位，则加至预置水位，如果水位已达到预置水位则加至上一档水位，如果水位为100％，则不加水。⑥智能加热：当水温已达到预置水温，则不启动电加热，当水温经太阳光加热达不到预置水温时，需要启动电加热管进行补充加热，问题是何时开始启动？如何启动才不致造成夜间加热浪费电能？本实用新型是采用“温升曲线法”来智能加热的。为了不浪费电能，最大限度利用好太阳能，启动电加热管的条件是：A.水温未达到预置水温；B.必须有升温过程；C.水温不再升高(因为无太阳光)；D.水温不上升3小时后开始加热。主控器MCU经过计算和逻辑判断符合上述温升曲线条件，发出电加热指令，水温达到预置温度后停止加热，实现全智能加热。⑦定时加水加温：通过遥控器按键进行定时加水加热的设定，并将设定指令发送至主控器MCU，每当定时时刻到来时，主控器MCU发出上水或加热的信号，经驱动电路推动执行元件的电磁阀或电加热管工作，从而实现定时加水或定时加热功能，达到预置水位或水温时执行元件即停止工作。⑧强制加水：当水温水位传感器发生故障检测不到水位时，为不影响使用，按遥控器加水按键，加水指令经遥控器的高频发射电路送至主控器MCU的高频接收电路，主控器MCU收到加水指令后，给出加水信号，驱动功率放大打开电磁阀进行强制加水，并控制加水时间为8分钟后自动关闭。⑨由图1A可看出本测控仪还提供了由主控器MCU→驱动电路→继电器II→保温带/增压泵的电路回路，当水压不够时自动增压或冬季管道保温的选装功能。

本实用新型的主控器和被控执行元件：传感器、电磁阀、电加热管等与太阳能热水器安装为紧密一体，使安装大大简化，同时节省大量线材，且更加美观。LCD液晶显示遥控器由3V干电池供电，更加安全，操作更加灵活方便。

Claims (6)

1、一种太阳能热水器的无线遥控控制装置，其特征在于该装置由遥控器(6)和主控器(7)两部分构成，遥控器(6)与主控器(7)之间通过高频发射接收电路进行通讯联络，从而实现整体的测控功能；安装于室外的主控器(7)由主控器MCU电路(B)、水温水位传感器电路(A)、电磁阀电路(D)、电加热管电路(F)及高频发射接收(H)、(I)组成；其中主控器MCU电路(B)双向连接高频发射接收电路(H)、(I)；水温水位传感器电路(A)将感应到的太阳能热水器水箱的实际水温水位信息经电阻→频率的变换后传送到主控器MCU电路(B)的输入端；主控器MCU电路(B)的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端给继电器I输入端启动信号，继电器I控制电加热管电路(F)的工作；主控器MCU电路(B)的输出端通过功率放大后再连接水流电磁阀电路(D)的控制端。

2、根据权利要求1所述的一种太阳能热水器的无线遥控控制装置，其特征在于所述的遥控器(6)由遥控器MCU电路(M)、LCD显示及LCD驱动IC电路(L)、报警电路(N)及高频发射接收(O)、(P)组成；其中遥控器MCU电路(M)与高频发射接收(O)、(P)双向相连；遥控器MCU电路(M)上设置有按键(M)；遥控器MCU电路(M)的输出端经过放大与报警电路(N)相连；遥控器MCU电路(M)的输出端连接LCD驱动IC电路(L)的输入端，LCD驱动IC电路(L)的输出端连接LCD显示的输入端。

3、根据权利要求1或2所述的一种太阳能热水器的无线遥控控制装置，其特征在于所述的主控器MCU电路(B)的输出端连接保温带/增压泵驱动电路(C)的输入端，驱动电路的输出端给继电器II输入端启动信号，继电器II控制保温带或增压泵(G)的工作。

4、根据权利要求1或2所述的一种太阳能热水器的无线遥控控制装置，其特征在于所述的电加热管电路(F)给漏电保护电路(G)信号，漏电保护电路(F)连接主控器MCU电路(B)，主控器MCU电路(B)给漏电保护电路(G)控制信号控制220V交流电的切断。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器的无线遥控控制装置，其特征在于所述的主控器MCU电路(B)采用集成块AT89C4051。

6.根据权利要求1或2所述的一种太阳能热水器的无线遥控控制装置，其特征在于所述的遥控器MCU电路(M)采用集成块EM78P447A。

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