基于热电偶的太阳能热水器的设计(编辑修改稿)

基于热电偶的太阳能热水器的设计(编辑修改稿)内容摘要：

若 T1N，电加热接通；否则，电加热断开，而且， 15 点 20 点中的每个小时有下表的关系： 表一 温度比较 时间（时） 温度比较 加热值（度） 15 TI35N 35 16 T140N 40 17 T145N 45 18 T150N 50 19 T155N 55 20 T160N 60 最终热水箱的温度加热到设定值 N。 由此可见， 即使没有日照我们照样可以洗上热水澡了。 综上所述，太阳能供热控制系统不及节约而且高度只能化，方便省事，不论 11 日常家居，还是对宾馆 、学校等都是最佳选择。 太阳能 控制装置的工作原理 ： 本控制系统分为手动和自动两种控制方式，在系统处于 自动状态下，当检查温度高于设置温度，且水位未达到最高时，控制器打开电磁水阀 YV1 和 YV2 进行上水，同时点亮上水指示灯，当水位至上一目标时，自动停止进水（即关闭电磁水阀 YV1 和 YV2） ,若水箱内无水，则自动上水至 最低水位处。 在系统处于 手动状态下，可自由上水或停止进水（上水时水箱水位必须未满），若水位达到最高则自动停止进水；若需要启动加热器 则必须先设定加热温度，然后按下加热键进行加热；若需洗浴时，则需打开手动阀 YV4，系统自动打开电磁水阀 YV2，可通过 YV5 自由调节水温；当电磁水阀 YV1 和 YV2 损坏或停电时，可通过打开 YV5 和 YV6 进行上下水解决燃眉之急；此系统设置 YV3 是为了防止冬天气温过低引起水管因内有积水而冻裂（即手动打开此阀放完水管中的积水） 第 三 章 硬件电路设 计 检测电路设计 水温检测电 路设计 图 3 水温检测电路图 12 本设计温度传感器选用 AD590。 AD590 属于半导体集成电路温度传感器，测温度范围 55℃ +150℃，在其二端加上一定的工作电压，其输出电流与温度变化成线性， 1uA/176。 K，误差有几种等级：177。 177。 、177。 ℃，本设计中选取177。 ℃品种。 OP07 为高精度运算放大器， AD590 电流流经 R RP1 转换为电压信号， RRP2 为运算负反馈电阻，成反相比例放大器，将温度信号转换成 05V 的电压信号， ADC0832 再将其转换为数字信号，输入 CPU。 控制器的 操作使用方式自然合理。 S1 用来切换操作状态。 控制器有“直接控制”和“参数修改”两种工作状态。 按 S1 键显示“ 00”，控制器进入“直接控制”状态，显示“ 01”，“ 02”、“ 03”、“ 04”分别表示“设定水位上限”、“设定定时上水时间”、“设定定时加热时间”、“ 设定加热温度 ”。 进入“参数修改”状态后， S S3 用来修改规定的参数， S1接受本次修改，并切换到下一个参数， S4 取消本次修改。 进入“直接控制”后， S2 用来手动上水， S3用来手动加热， S4 用来停止加热或上水；若水位已经超过设定水位上限，或水温已经超过设定温 度，“直接控制”将不起作用。 设定水位上限：控制器可以检测 6 个水位，上限水位可以由用户设置，水位上限设置范围为位置 6。 设定定时上水时间：每天在规定时间检查水位，并上满。 若设定时间为 00或大于等于 24，则取消自动定时上水。 设定定时加热时间：每天在规定时间检查水温，若水温低于设定温度，则接通电加热器，将水温加热到设定温度。 若设定时间为 00 或大于等于 24，则取消自动定时加热。 设定加热温度：定时加热温度也可以由用户设定，可设定范围为 20℃～ 6℃。 水位检测电路设计 图 4 水位检测电路 13 实验证明，纯净水几乎是不导电的，但自然界存在的以及人们日常使用的水都会含有一定的等离子，它们的存在使水导电。 本控制装置就是利用水的导电性来完成的。 我们把储水箱大致分为四个等份，水位由潜入太阳能热水器的储水箱不同深度的水位电极和潜入储水箱底部的公共电极（导线）进行检测；由单片机依次使各水位电极呈现高电平，由公共电极所接的三极管进行典韦转换，水位到达的电极，转换电位为低 （ 0）；水位没有到达的电极，转换电位为高（ 1）；每检测一位便得到一位数据， 5 个电极检测一遍以后便得到了 5个串行数据，然后把这 5 个数据转换化为字节一路送发光二极管，在这里我们可以用发光二极管亮的盏数来显示水位的高低。 （若没有发光二极管亮则表示箱内没有水或者只有少量的水，若有一个发光二极管灯亮则表示箱内有四分之一箱的水，以此类推，若有四个发光二极管亮， 则表示水箱水是满的。 ） 当水位未达到 a 时，即 ha、这时传感器的总阻值为 4R 对应系统处于缺水状态。 当 a hb 时，传感器的总阻值为 3R对应，系统处于 20%水位。 当 b hc 时，传感器的总阻值为 2R对应，系统处于 50%水位。 当 c hd 传感器的总阻值为 R 对应，系统处于 80%水位。 当 h=d 传感器的总阻值为 0 对应，系统处于 100%水位。 其中，环形振荡器产生的方波周期 T（或 f）可通过单片机 P87LPC744BN 的两个定时 /计数器（ T0、 T1）来确定， T1 用来计数， T0 用来定时。 驱动电路设计 在单片机控制系统中，需要用开关量去控制和驱动一些执行元件，如发光二极管、继电器、电磁阀、晶闸管等。 但 AT89C51 单片机驱动能力有限， 而 且高电平比低电平驱动低。 一般情况下，需要加驱动接口电路，且用低电平驱动。 如图所示： 14 图 5 驱动电路图 键盘电路和显示电路的设计 键盘电路的设计 口作为按键的信号输入端，键按下，就执行该键的功能。 其电路如图所示。 （为了编程简单、方面，采用独立式键盘电路） 当按键按下后，电路与地接通时， I/U 口与地面相连为低电平。 按键没有按下时，电路不与地面接通时， I/U 口与电压高端相连为高电平。 本设计中采用了共阴极接法，对于显示水温水位的程序作如下说明： ① 在动态扫描过程中，调用 延时子程序 Dell，其延时时间为 1ms，这是为了使扫描到哪位显示器稳定的点亮一段时间，犹如扫描过程中每一位显示器上都有一段驻留时间，以保证其显示亮度。 ② 本设计接口电路是软件为主的接口电路，对显示数据以查表方法得到其字形代码，为此在程序中有字形代码 Table，从 0 开始依次写入十六进制数的字形代码。 为了进行查表操作，使用查表指令 MOVC A,@+DPTR,由 DPTR 提供 16位基址，由 A提供变址数据送 A 后，在由 A 送 输出给显示器。 图 6 键盘电路图 15 显示电路的设计 本设计采用 共阳 型数码管， 8个 LED 灯如图中接法，灯的负极依次接到数码管的 af 段，采用动态扫描电路，并把显示程序作为主程序。 数码管的段用 P0口控制， 口、 口作为数码管的位控制， 作为指示灯的控制。 系统 输入信号有： 6 个液位信号、一个温度信号、 4 个触摸键；输出信号有：4 位 LED 数码管分时显示当前温度和液位， 3个喂输出控制继电器分别控制上水位磁阀、加热泵、增压泵， 1个位输出控制蜂鸣器作为水位报警信号和其他异常情况报警， 2 个位 输出指示上水、加热状态。 用户设定项目有水位上限、热水温度、上水定时、加热定时。 设定 参数用 EEPROM 保存，停电后参数无需重新设定。 系统具有故障自检功能，电磁阀、加压泵在停水时会自动切断，水位传感器有故障时禁止上水，以免上水时溢出。 温度传感器采用负温度型通用热敏电阻，整个 控制器的硬件及对资源的要求降到最低。 通过软件进行数值计算和逻辑运算，以实现要求的控制功能。 图 7 时钟显示图 本系统中，有四个功能按键：定时加水、恒温控制、手动加水和手。