一种太阳能热水器智能控制装置

1.一种太阳能热水器智能控制装置，所述的太阳能热水器设置有一个热水箱(8)和一个储水箱(9)；所述的控制装置包括水位检测模块(1)、水温检测模块(2)、时钟模块(3)、控制显示模块(6)、信号分析处理模块(7)；所述的水位检测模块(1)、水温检测模块(2)、时钟模块(3)、控制显示模块(6)分别与信号分析处理模块(7)连接；还包括辅助电加热模块(4)和电磁阀模块(5)；所述的信号分析处理模块(7)的输出端分别与辅助电加热模块(4)、电磁阀模块(5)的输入端连接；
所述的信号分析处理模块(7)接收水位检测模块(1)、水温检测模块(2)和控制显示模块(6)输出的信号，并控制水位检测模块(1)、水温检测模块(2)、辅助电加热模块(4)、电磁阀模块(5)和控制显示模块(6)工作；
其特征在于：
所述的水位检测模块(1)包括水位传感器电源控制器(1-1)、水位传感器(1-2)、水位模数转换器(1-3)；所述的水位传感器电源控制器(1-1)的控制输入端与信号分析处理模块(7)的输出端连接，水位传感器电源控制器(1-1)的控制输出端依次与水位传感器(1-2)、水位模数转换器(1-3)、信号分析处理模块(7)的输入端连接；
所述的水温检测模块(2)包括水温传感器电源控制器(2-1)、水温传感器(2-2)、水温模数转换器(2-3)；所述的水温传感器电源控制器(2-1)的控制输入端与信号分析处理模块(7)的输出端连接，水温传感器电源控制器(2-1)的控制输出端依次与水温传感器(2-2)、水温模数转换器(2-3)、信号分析处理模块(7)的输入端连接；
所述的控制显示模块(6)包括键盘控制器(6-1)和LCD显示器(6-2)；所述的LCD显示器(6-2)采用LCD12864液晶显示器，其PSB端口与电源连接，采用并行工作方式，DB0-DB7端口分别与单片机P0.0-P0.7端口连接进行数据并行传输；其中CS为并行的指令/数据选择信号，连接所述的信号分析处理模块(7)单片机P1.0端口；SID为并行的读写选择信号，连接单片机P1.1端口；CLK为并行的使能信号，连接单片机P1.2端口；
所述的辅助电加热模块(4)中，所述的信号分析处理模块(7)单片机的P1.7端口与三极管Q3的基极连接，三极管Q3另外两端分别与电阻R18和光耦合器U11的一端连接，光耦合器U11的另一端分别与电阻R20和继电器HLR1000-240DT1H2Q连接，继电器HLR1000-240DT1H2Q与二极管D4连接用于释放残余电动势，同时用于控制与加热器连接的开关K3；
所述的电磁阀模块(5)包括第一电磁阀(5-1)和第二电磁阀(5-2)；信号分析处理模块(7)AT89S52单片机的P1.5端口与接在12V电源和第一电磁阀(5-1)之间的三极管Q1的基极连接，单片机的P1.6端口与接在12V电源和第二电磁阀(5-2)之间的三极管Q2的基极连接；
当热水箱(8)中水位过低时，P1.5高电平，第一电磁阀(5-1)工作，实现加冷水的功能，当热水箱(8)水位超过一定值时，P1.5低电平，关闭第一电磁阀(5-1),加冷水结束；当热水箱(8)中热水达到一定温度时，P1.6高电平，第二电磁阀(5-2)工作，实现热水向储水箱(9)转存的功能，当热水箱(9)中热水转存结束，P1.6低电平，关闭第二电磁阀(5-2)，结束热水转存；
所述的辅助电加热模块(4)采用光电隔离电路；
所述的信号分析处理模块(7)采用型号为AT89S52的单片机；
所述的水位模数转换器(1-3)采用ADC0809模数转换器；
所述的水温模数转换器(2-3)采用ADC0809模数转换器；
所述的时钟模块(3)采用DS12C887时钟芯片。

一种太阳能热水器智能控制装置\n技术领域\n[0001] 本发明属于太阳能技术领域，涉及一种太阳能热水器智能控制装置。\n背景技术\n[0002] 太阳能作为一种可再生资源，有节能、环保、安全和可持续利用等优点。其中太阳能热水器作为家庭生活用品，集热效果好，集热时间长，只要阳光能照射到的地方，就可以使用;不仅节约了大量能源，而且经济实惠，为人们生活带来了便利。\n[0003] 中国专利CN201310718815公开了一种“基于单片机的太阳能热水器智能控制系统”，该发明采用单片机，实现了水温的实时监测显示、水位显示与报警的功能。但该发明功能少，无法满足人们的全天候的多功能使用需求。\n发明内容\n[0004] 为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种功能齐全，可满足人们的多功能全天候使用需求的太阳能热水器智能控制装置。\n[0005] 本发明为解决上述技术问题的技术方案是：\n[0006] 一种太阳能热水器智能控制装置，包括水位检测模块、水温检测模块、时钟模块、控制显示模块、信号分析处理模块；所述的水位检测模块、水温检测模块、时钟模块、控制显示模块分别与信号分析处理模块连接，其特征在于：\n[0007] 还包括辅助电加热模块和电磁阀模块；所述的信号分析处理模块的输出端分别与辅助电加热模块、电磁阀模块的输入端连接；\n[0008] 所述的信号分析处理模块接收水位检测模块、水温检测模块和控制显示模块输出的信号，并控制水位检测模块、水温检测模块、辅助电加热模块、电磁阀模块和控制显示模块工作。\n[0009] 所述的水位检测模块包括水位传感器电源控制器、水位传感器、水位模数转换器；\n所述的水位传感器电源控制器的控制输入端与信号分析处理模块的输出端连接，水位传感器电源控制器的控制输出端依次与水位传感器、水位模数转换器、信号分析处理模块的输入端连接。\n[0010] 所述的水温检测模块包括水温传感器电源控制器、水温传感器、水温模数转换器；\n所述的水温传感器电源控制器的控制输入端与信号分析处理模块的输出端连接，水温传感器电源控制器的控制输出端依次与水温传感器、水温模数转换器、信号分析处理模块的输入端连接。\n[0011] 所述的辅助电加热模块采用光电隔离电路。\n[0012] 所述的信号分析处理模块采用型号为AT89S52的单片机。\n[0013] 所述的控制显示模块包括键盘控制器和LCD显示器；所述的LCD显示器采用LCD12864液晶显示器，其PSB端口与电源连接，采用并行工作方式，DB0-DB7端口分别与单片机P0.0-P0.7端口连接进行数据并行传输；其中CS为并行的指令/数据选择信号，连接所述的信号分析处理模块单片机P1.0端口；SID为并行的读写选择信号，连接单片机P1.1端口；\nCLK为并行的使能信号，连接单片机P1.2端口。\n[0014] 所述的辅助电加热模块中，所述的信号分析处理模块单片机的P1.7端口与三极管Q3的基极连接，三极管Q3 另外两端分别与电阻R18和光耦合器U11的一端连接，光耦合器U11的另一端分别与电阻R20和继电器HLR1000-240DT1H2Q连接，继电器HLR1000-240DT1H2Q与二极管D4连接用于释放残余电动势，同时用于控制与加热器连接的开关K3。\n[0015] 所述的电磁阀模块包括第一电磁阀和第二电磁阀；信号分析处理模块AT89S52单片机的P1.5端口与接在12V电源和第一电磁阀之间的三极管Q1的基极连接，单片机的P1.6端口与接在12V电源和第二电磁阀之间的三极管Q2的基极连接。\n[0016] 与现有技术相比，本发明的优点和有益效果包括：\n[0017] 1、该装置智能化程度高，可完成冷水加热控制、辅助电加热控制和热水转存控制等多种功能，不受室外气候影响，可以全天候使用；\n[0018] 2、装置可靠，抗干扰性强；\n[0019] 3、装置设计结构简单，可靠实用，广泛适用于家庭、医院、洗浴场所等，易于推广形成规模化市场。\n附图说明\n[0020] 图 1 是本发明一种太阳能热水器智能控制装置的电路结构示意图；\n[0021] 图 2 是本发明一种太阳能热水器智能控制装置的水位传感器的机构原理图；\n[0022] 图 3是本发明一种太阳能热水器智能控制装置的水温检测模块电路原理图；\n[0023] 图 4是本发明一种太阳能热水器智能控制装置的控制显示模块电路原理图；\n[0024] 图 5 是本发明一种太阳能热水器智能控制装置的辅助电加热模块电路原理图；\n[0025] 图 6 是本发明一种太阳能热水器智能控制装置的电磁阀模块的自动加水和转存热水机构结构示意图；\n[0026] 图 7 是本发明一种太阳能热水器智能控制装置的电磁阀模块的自动加水和转存热水电路原理图。\n[0027] 其中，1水位检测模块、1-1水位传感器电源控制器、1-2水位传感器、1-3水位模数转换器；2水温检测模块、2-1水温传感器电源控制器、2-2水温传感器、2-3水温模数转换器；\n3时钟模块、4辅助电加热模块、5电磁阀模块、5-1第一电磁阀，5-2第二电磁阀、6控制显示模块、6-1键盘控制器、6-2LCD显示器、7信号分析处理模块。\n具体实施方式\n[0028] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明。\n[0029] 本发明的一种太阳能热水器智能控制装置，包括水位检测模块（1）、水温检测模块（2）、时钟模块（3）、控制显示模块（6）、信号分析处理模块（7）；所述的水位检测模块（1）、水温检测模块（2）、时钟模块（3）、控制显示模块（6）分别与信号分析处理模块（7）连接，其特征在于：\n[0030] 还包括辅助电加热模块（4）和电磁阀模块（5）；所述的信号分析处理模块（7）的输出端分别与辅助电加热模块（4）、电磁阀模块（5）的输入端连接；所述的辅助电加热模块（4）实现在光线不足时对水箱中的水进行加热，所述的电磁阀模块（5）实现加冷水控制和热水转存控制；\n[0031] 所述的信号分析处理模块（7）接收水位检测模块（1）、水温检测模块（2）和控制显示模块（6）输出的信号，并控制水位检测模块（1）、水温检测模块（2）、辅助电加热模块（4）、电磁阀模块（5）和控制显示模块（6）工作。\n[0032] 所述的水位检测模块（1）包括水位传感器电源控制器（1-1）、水位传感器（1-2）、水位模数转换器（1-3）；所述的水位传感器电源控制器（1-1）的控制输入端与信号分析处理模块（7）的输出端连接，水位传感器电源控制器（1-1）的控制输出端依次与水位传感器（1-2）、水位模数转换器（1-3）、信号分析处理模块（7）的输入端连接。实际运行中，水位传感器电源控制器（1-1）由信号分析处理模块（7）控制，如图2所示，水位传感器（1-2）的浮球随着水位的增减而升降，此时电压输出导线输出的电压也成比例地升降，水位传感器（1-2）将检测信号传至水位模数转换器（1-3）转换后输出至信号分析处理模块（7）。\n[0033] 所述的水温检测模块（2）包括水温传感器电源控制器（2-1）、水温传感器（2-2）、水温模数转换器（2-3）；所述的水温传感器电源控制器（2-1）的控制输入端与信号分析处理模块（7）的输出端连接，水温传感器电源控制器（2-1）的控制输出端依次与水温传感器（2-2）、水温模数转换器（2-3）、信号分析处理模块（7）的输入端连接。如图3所示,水温传感器（2-2）采用型号为DS18B20的传感器，信号分析处理模块（7）的P1.3端口分别与两个水温传感器的DQ端连接，信号分析处理模块（7）的P1.3端口通过读取经水温模数转换模块（2-3）转换后的数据，经处理后送LCD显示。\n[0034] 所述的辅助电加热模块（4）采用光电隔离电路。\n[0035] 所述的时钟模块（3）采用DS12C887时钟芯片。\n[0036] 所述的信号分析处理模块（7）采用型号为AT89S52的单片机。实际运行中，通过控制水位传感器电源控制器（1-1）启动水位传感器（1-2），再通过水位模数转换器（1-3）对信号转换后传输回单片机；通过控制水温传感器电源控制器（2-1）启动水温传感器（2-2），再通过水温模数转换器（2-3）对信号转换后传输回单片机；通过时钟模块（3）输出的信号实时读取当前日期和时间；通过控制第一电磁阀（5-1）用于加冷水控制，控制第二电磁阀（5-2）用于热水转存控制；由LCD显示器（6-2）输出水位、水温、时间和日期。\n[0037] 所述的控制显示模块（6）包括键盘控制器（6-1）和LCD显示器（6-2）；所述的键盘控制器（6-1）用于时间设定和辅助电加热；所述的LCD显示器（6-2）用于显示水位、水温、时间和日期。如图4所示，所述的LCD显示器（6-2）采用LCD12864液晶显示器，其PSB端口与电源连接，采用并行工作方式，DB0-DB7端口分别与单片机P0.0-P0.7端口连接进行数据并行传输；\n其中CS为并行的指令/数据选择信号，连接所述的信号分析处理模块（7）单片机P1.0端口；\nSID为并行的读写选择信号，连接单片机P1.1端口；CLK为并行的使能信号，连接单片机P1.2端口。所述的键盘控制器（6-1）实现时间设定和辅助电加热；所述的LCD显示器（6-2）显示水位、水温、时间和日期。\n[0038] 如图5所示，所述的辅助电加热模块（4）采用光电隔离电路；所述的信号分析处理模块（7）单片机的P1.7端口与三极管Q3的基极连接，三极管Q3 另外两端分别与电阻R18和光耦合器U11的一端连接，光耦合器U11的另一端分别与电阻R20和继电器HLR1000-\n240DT1H2Q连接，继电器HLR1000-240DT1H2Q与二极管D4连接用于释放残余电动势，同时用于控制与加热器连接的开关K3。当P1.7口输出高电平时，三极管Q3导通，致使光耦合器U11发光，同时光敏三极管D4导通，驱动继电器HLR1000-240DT1H2Q使接在电源和加热器之间的开关K3闭合，从而使辅助电加热模块工作，进行加热。\n[0039] 所述的电磁阀模块（5）包括第一电磁阀（5-1）和第二电磁阀（5-2），采用2V025-08型号的电磁阀；如图6、图7所示，信号分析处理模块（7）AT89S52单片机的P1.5端口与接在\n12V电源和第一电磁阀（5-1）之间的三极管Q1的基极连接，单片机的P1.6端口与接在12V电源和第二电磁阀（5-2）之间的三极管Q2的基极连接。本发明所涉及的太阳能热水器设置有两个水箱：一个热水箱（8）和一个储水箱（9）。当热水箱（8）中水位过低时，P1.5高电平，第一电磁阀（5-1）工作，实现加冷水的功能，当热水箱（8）水位超过一定值时，P1.5低电平，关闭第一电磁阀（5-1）,加冷水结束；当热水箱（8）中热水达到一定温度时，P1.6高电平，第二电磁阀（5-2）工作，实现热水向储水箱（9）转存的功能，当热水箱（9）中热水转存结束，P1.6低电平，关闭第二电磁阀（5-2），热水转存结束。