太阳能热水器自动温度控制器设计

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      目前,市场上销售的太阳能热水器大多没有自动控制功能,使用起来不灵活方便,为此,为太阳能热水器加装自动控制功能,具有广泛的市场。

      1 自动控制系统技术要求

      (1) 设定温度的范围为25℃至65℃。

      (2) 输入信号为水温传感器产生的温度信号;水位传感器产生的水量信号。

      (3) 输出信号为控制水温电信号(控制加热电热管) 和控制水流量调节阀信号(控制加水电磁阀)。

      (4) 配有输入功能键盘:完成自动/手动、手动加水键、手动加热键、温度设定键、水位档选择键。

      (5) 具有两位LED 数码显示电路,显示温度设定值、实际温度测量值,六个发光二极管指示六档水位(10%、30%、50%、70%、90%、100%) 。

      2 系统硬件设计及原理

      太阳能热水器加装自动控制功能,主要是加装一个数据采集系统和一个电脑控制板。根据太阳能热水器的技术要求及经济方面的考虑,我们选用89C51单片机为核心控制器 ,组成热水器温度控制系统。系统由89C51 单片机、数据采集系统、水位选择电路、温度显示系统、水位指示系统、加水电磁阀控制电路、加热电热管控制电路、报警讯响电路、复位电路、晶振电路、键盘电路组成。

      硬件系统组成粗略框架如图1所示。

    硬件系统组成粗略框图

      数据采集系统是非常重要的一部分,它通过水温传感器和水位传感器分别采集水位、水温连续变化的模拟量信号,通过TLC0832模数转换器,把模拟信号转换成数字信号,送到CPU89C51中进行处理。

      温度显示系统及水位指示系统如图2 ,显示电路用两个数码管显示温度,采用动态显示方案,两个数码管为共阳型,两个三极管为PNP型,7个I/O端口输出段码,小数点不用,2个I/O端口输出位控制信号低电平有效,显示温度设定值、实际温度测量值。用六个发光二极管作为六档水位指示(10%、30%、50%、70%、90%、100%),由89C51 直接驱动。

    温度显示系统及水位指示系统

      水位选择电路、键盘电路及输出控制电路的组成如图3 。

    水位选择

      CPU 根据数据采集系统采集的数据,当水位低于10 %时,自动报警并停止电加热,当水位高于90%时,自动报警并停止加水。根据水位传感器的数据,自动加水至水位设定的档位。通常,用LED显示器显示实际水温,当水温低于3 ℃时,为防冻自动电加热,当无手动加热标志时,加热至25 ℃,当有手动加热标志时,加热至设定的温度,设定温度的范围为25℃至65℃。

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