專(zhuān)利名稱(chēng)：利用單片機(jī)自動(dòng)恒溫控制太陽(yáng)能熱水器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單片機(jī)在太陽(yáng)能熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種利用單片機(jī)自動(dòng)恒溫控制太陽(yáng)能熱水器的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，目前已成為世界上最大的太陽(yáng)熱水器生產(chǎn)國(guó)， 但與太陽(yáng)熱水器配套的控制器卻一直處于研究和開(kāi)發(fā)階段，尤其是與太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)匹配的控制器，至今尚未檢索到相關(guān)報(bào)道。近幾年來(lái)，市場(chǎng)上陸續(xù)出現(xiàn)了一些太陽(yáng)能熱水器控制器，但大多數(shù)控制器存在著諸如性能不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生誤操作；溫度、水位檢測(cè)、控制誤差大；顯示器有時(shí)出現(xiàn)亂碼；與電輔助加熱裝置不能很好配合；太陽(yáng)能利用率較低等問(wèn)題，影響了用戶的使用。更有甚者，有些控制器質(zhì)量較差，經(jīng)常發(fā)生故障，給用戶帶來(lái)諸多不便，嚴(yán)重影響了用戶的使用，從而影響到太陽(yáng)熱水器的銷(xiāo)售。太陽(yáng)熱水器，尤其是太陽(yáng)熱水系統(tǒng)及其控制器有著廣闊的發(fā)展前景，目前，太陽(yáng)能熱水器以其安全、節(jié)能、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)受到越來(lái)越多消費(fèi)者的歡迎。 伴隨著消費(fèi)和人們對(duì)生活品質(zhì)要求的提高，用太陽(yáng)能解決我國(guó)家庭熱水是最有希望的、最有效可行的途徑，太陽(yáng)能熱水器已經(jīng)成為家用必備產(chǎn)品。太陽(yáng)能光熱應(yīng)用市場(chǎng)前景廣闊， 除家庭用熱水外，還可用于工業(yè)熱水、采暖、空調(diào)、干燥、農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、海水淡化等領(lǐng)域。但太陽(yáng)能熱水器也存在著一些缺點(diǎn)，如雨天無(wú)法使用，不能顯示水溫水位，無(wú)法自動(dòng)上下水，不能根據(jù)用戶的要求設(shè)置水溫水位。從發(fā)展角度看，城市家庭生活熱水的供給不應(yīng)由業(yè)主考慮，而應(yīng)與建筑設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)同時(shí)進(jìn)行。采用新技術(shù)對(duì)原電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，以提高可靠性，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，提高太陽(yáng)能熱水器穩(wěn)定性。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種適合于日常能自動(dòng)上下水的太陽(yáng)能熱水器，要求能自動(dòng)檢測(cè)熱水器水箱中的水溫和水位，自動(dòng)LED顯示數(shù)據(jù)。單片機(jī)(可編程控制器)由于可提供使用的時(shí)間繼電器和中間繼電器相當(dāng)多，而且其常開(kāi)常閉觸點(diǎn)可多次重復(fù)使用，使得我們?cè)诰幊讨锌梢噪S心所欲。用內(nèi)部編程“軟元件”取代繼電器邏輯控制電路中大量的時(shí)間繼電器和中間繼電器，簡(jiǎn)化控制線路、有效提高系統(tǒng)的可靠性，利用其強(qiáng)大的控制能力和豐富的資源，通過(guò)連接各種功能外設(shè)，使系統(tǒng)能正確、有效地完成服務(wù)。這也是單片機(jī)的突出特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用單片機(jī)控制太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)自動(dòng)化控制。 選用單片機(jī)對(duì)太陽(yáng)能熱水器中水箱溫度和水位進(jìn)行自動(dòng)控制檢測(cè)，可在設(shè)定值范圍內(nèi)進(jìn)行溫度和水位調(diào)節(jié)，本發(fā)明是基于單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)而設(shè)定的，可以充分利用單片機(jī)強(qiáng)大的控制功能和方便的通信接口，實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)、溫度自動(dòng)控制、處理和報(bào)警，切實(shí)提高了自動(dòng)控制能力。在農(nóng)村太陽(yáng)能水箱、城市水源檢測(cè)控制等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。單片機(jī)自動(dòng)恒溫控制太陽(yáng)能熱水器，它具有速度快，可靠性高，體積小，功能全，編程簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。通過(guò)改進(jìn)或完善已有太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)的不足，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型太陽(yáng)能熱水控制系統(tǒng)——單片機(jī)自動(dòng)恒溫控制太陽(yáng)能熱水器。單片機(jī)以MCS-51單片機(jī)為控制中心單元，其內(nèi)部具有8KB Flash程序，采用 DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘，不僅實(shí)現(xiàn)了時(shí)間、溫度和水位三重參數(shù)實(shí)時(shí)顯示功能，而且具有時(shí)間設(shè)定、溫度設(shè)定于控制功能。控制系統(tǒng)可以根據(jù)天氣情況利用輔助加熱功能(電加熱器)時(shí)熱水箱內(nèi)的水溫達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度，叢而達(dá)到M小時(shí)供應(yīng)熱水的目的。本發(fā)明的開(kāi)發(fā)和利用，一方面可以廣泛應(yīng)用于熱水、熱電、制冷、采暖等諸多方面， 另一方面可以大量節(jié)約石油煤炭等不可再生資源，將大大緩解能源匱乏而帶來(lái)的嚴(yán)重后果，能充分利用太陽(yáng)能而節(jié)約其它能源。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案為第一步，集熱器收集太陽(yáng)能來(lái)產(chǎn)生熱水，并送入熱水箱，由輔助水箱補(bǔ)充水源，同時(shí)熱水箱具有保溫功能；第二步，在熱水器的熱水箱放置水位傳感器監(jiān)測(cè)水位，并與單片機(jī)相連，以便隨時(shí)補(bǔ)水，做到自動(dòng)恒溫供水；第三步，水溫不夠高時(shí)，可以根據(jù)溫度傳感器信息數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器傳輸給單片機(jī)，單機(jī)片發(fā)出指令進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，并可以啟動(dòng)輔助熱源(即電加熱系統(tǒng))，使熱水箱的溫度保持恒定?？勺龅組小時(shí)提供熱水。下面結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述。附圖為本發(fā)明利用單片機(jī)自動(dòng)恒溫控制太陽(yáng)能熱水器方法示意圖。圖中1、太陽(yáng)能集熱器，2、熱水箱，3、輔助水箱，4、壓差水位傳感器，5、溫度傳感器，6、輔助熱源，7、浴室淋浴噴頭，8、循環(huán)泵，9、熱源泵，10、回水閥，11、進(jìn)水閥，12、溢流管， 13、自來(lái)水進(jìn)水管，14、太陽(yáng)能集熱器出水管，15、集熱器進(jìn)水管，16、熱水出水管，17、回流管，18、輔助熱源出水管，19、輔助熱源進(jìn)水管，20、輔助水箱水位水浮，21、熱水箱水溫傳感器，22單機(jī)片，23、A/D轉(zhuǎn)換器。具體實(shí)施方法1、單片機(jī)裝置設(shè)置MCS-51單片機(jī)22，并與A/D進(jìn)行連接，并與集熱器控制電路、 溫度傳感器5、輔助水箱電路、輔助熱源電路進(jìn)行連接。2、安裝太陽(yáng)能集熱器安裝太陽(yáng)能集熱器1用來(lái)收集太陽(yáng)能來(lái)產(chǎn)生的熱水，在集熱器中安裝溫度傳感器熱5，用來(lái)檢測(cè)集熱器中的水溫；太陽(yáng)能集熱器產(chǎn)生水通過(guò)管路14 送入熱水箱中2儲(chǔ)存，同時(shí)由輔助水箱3通過(guò)管路15補(bǔ)充水源，熱水箱具有保溫功能，為用戶提供一定溫度的熱水。在熱水箱內(nèi)設(shè)有溫度傳感器21和水位傳感器4，可檢測(cè)水箱內(nèi)溫度和5檔水位，經(jīng)溫度傳感器21和水位傳感器4檢測(cè)的數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器23進(jìn)行處理后送至單片機(jī)22，并通過(guò)(LED)顯示當(dāng)前溫度及水位狀態(tài)，單片機(jī)自動(dòng)系統(tǒng)的人機(jī)接口采用字符型液晶顯示器(LED)與4X4小鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。2、水位裝置熱水箱中設(shè)置了壓差傳液位傳感器4，液位傳感器是根據(jù)液面的高度與液壓成比例的原理制成的。如果液體的密度恒定，則液體加在測(cè)量基準(zhǔn)面上的壓力與液面到基準(zhǔn)面的高度成正比，因此通過(guò)壓力的測(cè)定便可得知液面的高度。當(dāng)水位低于低水位時(shí)，電源導(dǎo)通，低水位指示燈點(diǎn)亮，微分電路將產(chǎn)生脈沖，觸發(fā)集成電路工作。隨之發(fā)出報(bào)警聲，告知主人熱水箱2的水已空，單片機(jī)4自動(dòng)控制集熱器中由溫度傳感器5檢測(cè)達(dá)到要求溫度的熱水補(bǔ)充熱水箱，或者指令開(kāi)啟進(jìn)水閥和輔助熱源6通過(guò)管路18往熱水箱注水， 當(dāng)水位高于高水位時(shí)，壓差水位傳感器導(dǎo)通微分電路將產(chǎn)生脈沖，觸發(fā)集成電路，隨之揚(yáng)聲器報(bào)警，告知主人熱水箱2的水已經(jīng)注滿，單片機(jī)4系統(tǒng)自動(dòng)控制控制閥斷電，停止往水箱注水。3、輔助設(shè)置在輔助水箱上設(shè)置自來(lái)水進(jìn)水管13，在熱水箱設(shè)置溢流管12，并在熱水出水管16與輔助水箱3之間設(shè)置連接管17和回水閥10，用于導(dǎo)流回水之用；在輔助水箱設(shè)置水位水浮20，用來(lái)控制進(jìn)水量。出水管16可外接若干淋浴噴頭7，用于洗浴。4、輔助加熱裝置在太陽(yáng)能集熱器和熱水箱中均勻放置了 AD590集成溫度傳感器 5,21,以實(shí)時(shí)檢測(cè)水溫。當(dāng)天氣狀況不良導(dǎo)致熱水箱中水溫不夠高時(shí)，單片機(jī)能夠根據(jù)溫度傳感器測(cè)量的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，開(kāi)啟管路19上的進(jìn)水閥11，啟動(dòng)輔助熱源6 (即電加熱系統(tǒng))，由熱源泵9箱熱水箱注入熱水，使熱水箱2的溫度、水位始終保持恒定，這樣平時(shí)陽(yáng)光充足時(shí)靠太陽(yáng)能加熱，陰雨天靠電能加熱，既能夠節(jié)約電能，又能保證用戶全天候使用熱水，較好地滿足了用戶的需要。以上所述，實(shí)際方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明技術(shù)的精神的前提下，本領(lǐng)域工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.利用單片機(jī)自動(dòng)恒溫控制太陽(yáng)能熱水器的方法，是以單片機(jī)控制太陽(yáng)能熱水器，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)自動(dòng)化。選用單片機(jī)對(duì)太陽(yáng)能熱水器水箱溫度和水位進(jìn)行控制檢測(cè)， 可以充分利用單片機(jī)強(qiáng)大的控制功能實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)、溫度自動(dòng)控制、自動(dòng)供水和報(bào)警等多項(xiàng)功能，切實(shí)提高太陽(yáng)能熱水器的自動(dòng)控制能力，以達(dá)到自動(dòng)恒溫控制太陽(yáng)能熱水器之目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用單片機(jī)自動(dòng)恒溫控制太陽(yáng)能熱水器的方法，以MCS-51單片機(jī)為控制中心單元，其內(nèi)部具有8KB Flash程序，采用DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘，不僅實(shí)現(xiàn)了時(shí)間、 溫度和水位三重參數(shù)實(shí)時(shí)LED顯示功能，而且還具有時(shí)間設(shè)定、溫度設(shè)定控制功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種單片機(jī)自動(dòng)恒溫控制太陽(yáng)能熱水器的方法，設(shè)置了水位傳感器監(jiān)測(cè)水位，并與單片機(jī)相連，以便隨時(shí)補(bǔ)水，做到自動(dòng)供水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用單片機(jī)自動(dòng)恒溫控制太陽(yáng)能熱水器的方法，設(shè)置了溫度傳感器，單片機(jī)可根據(jù)信息數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整，啟動(dòng)輔助熱源(即電加熱系統(tǒng))，使熱水箱的溫度保持恒定溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用單片機(jī)自動(dòng)恒溫控制太陽(yáng)能熱水器的方法，它包括如下的工藝步驟a、集熱器收集太陽(yáng)能產(chǎn)生熱水并送入熱水箱，由輔助水箱補(bǔ)充水源，同時(shí)熱水箱具有保溫功能；b、在熱器和熱水箱放置水位傳感器監(jiān)測(cè)水位，并與單片機(jī)相連，以便隨時(shí)補(bǔ)水，做到自動(dòng)供給上下水；C、在熱器和熱水箱放置溫度傳感器檢測(cè)水箱溫度，水溫不夠高時(shí)，單片機(jī)可以根據(jù)傳感器信息數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整，啟動(dòng)輔助熱源(即電加熱系統(tǒng))，使熱水箱的溫度保持恒溫。可做到M小時(shí)提供熱水。
全文摘要
本發(fā)明利用單片機(jī)自動(dòng)恒溫控制太陽(yáng)能熱水器的方法，是以單片機(jī)控制太陽(yáng)能熱水器，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)自動(dòng)化。選用單片機(jī)對(duì)太陽(yáng)能熱水器水箱溫度和水位進(jìn)行控制檢測(cè)，可以充分利用單片機(jī)強(qiáng)大的控制功能實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)、溫度自動(dòng)控制、自動(dòng)供水和報(bào)警等多項(xiàng)功能，切實(shí)提高太陽(yáng)能熱水器的自動(dòng)控制能力，以達(dá)到自動(dòng)恒溫控制太陽(yáng)能熱水器之目的。本發(fā)明一方面可以廣泛應(yīng)用于熱水、熱電、制冷、采暖等諸多方面，另一方面可以大量節(jié)約石油煤炭等不可再生資源，較好地緩解能源匱乏而帶來(lái)的不利后果，是一項(xiàng)既有社會(huì)效益，又有經(jīng)濟(jì)效益的好方法。
文檔編號(hào)F24J2/40GK102374677SQ20101025808
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者劉方旭 申請(qǐng)人:劉方旭