太阳能热水器控制系统..doc

上饶职业技术学院 太阳能热水器控制系统 摘?要 随着人们生活水平的提高,各种热水器的使用已相当普及。与之相配套的控制仪也相继问世。本文详细介绍了基于单片机的太阳能热水器自动控制系统组成、硬件设计。实现了温度和水位参数的实时显示,而且具有温度设定、水位设定与控制功能,停电后再来电时也不用重新设定,具有故障报警和故障自处理功能,良好的稳定性和抗干扰性能。本文详细介绍了该控制系统的硬件设计过程及软件、硬件调试过程。 关键词：自动控制、数显水位 1引? 言随着人们生活水平的提高,各种热水器的使用已相当普及。与之相配套的控制仪也相继问世。目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便等问题,很多控制器只具有温度和水位显示功能,不具有温度控制功能．即使热水器具有辅助加热功能,也可能由于加热时间不能控制而产生过烧,从而浪费电能。随着计算机在各种智能控制系统应用中的不断深入与蓬勃发展,单片机更以其小巧的外形、较高的性价比、灵活的控制方式广泛地应用在这一领域。2 设计要求分析 2.1 水箱水位采用10%、30%、5%0%、80%、100%显示，由于100%需要3位数码管，而本次的设计共采用了2位数码管，因此用90%代替100%，即当水位达到90%时，上水自动停止。用90%代替100%，实际水位是一样的，设计要求水的温度采用数字显示，可单独设计一个的3位的数显温度计。当水箱水位小于等于10%时，自动上水，当达到100%时，上水自动停止可采用2个继电器进行控制。一个继电器控制水位≤10%时，自动上水，另一个继电器控制水位达到100%时，上水自动停止，要求采用50HZ-220V±10%,电源电压可设计一个稳压电源电路。 2.2 设计原理 根据上述分析可采用74147，7404，7448，三种主要集成块构成水位显示电路，用继电器，三极管，电磁阀构成控制电路，用CA3162.4511数码管构成温度显示器 如图所示，图中各部分作用如下： 稳压电源：用于向水位探测显示电路，数字显示温度电路，控制电路提供电源保证它们正常工作。 水位探测显示电路：用于显示水位的具体情况如下10%、30%、5%0%、80%、100%。 控制电路：用于控制自动上水和停止自动上水的。 数字显示温度电路：显示水箱里面水的温度。 电磁阀进出水电路：用于执行上水和停止上水两个动作的。 3 单元电路设计 3.1 稳压电源电路 输出电压设定为u0=5V,由于电网电压波动范围为±10％，故 U1=(2～3)u0=(2～3)×5=(10～15)V,选取12V 则变压器二次侧电压有效值去12／1.2=10V 确定限流电阻R，见公式取I2MAX=38mA,IOMAX=10Ma Uimax－U0/IimaxRUimax-UO 12×1.1-5/38﹤R12×0.9-6/10 0.22KΩR0.48KΩu 故取R=3KΩ  （图2） 3.2 水位探测显示电路 （图3） a-e为5个探头，安装在5个不同的高度的水平面上，分别是10%、30%、5%0%、80%、100%，COM为公共电极。a-e经导线分别连接到图4所示电路中，水位在a时最高在e点时为最低。假设水位在d点时，则+5V经介质水，探头d导通VT4、VT5饱和导通，10-4线优先编码器的、脚同时为低电平，由于74LS147具有优先编码功能，因此只有13脚的“3”编码，“3”被编码后输出其反码1100再经7404反相为原码0011，送BCD-7译码，IC3译码显示出30%，同理，其他也一样。 控制电路 （ 图4） （图5） （图6） 控制电路如图所示，当水位到e点时，也就是在10%外，A点点位为“1”，VT1饱和导通，继电器K1动作见图7，常开开关KH闭合电磁阀接通电源，开始自动上水，也可手动上水，当水位上升到100%时，A、D两点点位均为“1”，VT2导通饱和，继电器K2动作见图7，继电器后的常闭开关，K2-1打开电磁阀电源断开停止自动上水，这时手动上水失效。 小结 本文详细介绍了基于单片机的太阳能热水器自动控制系统组成、硬件设计。实现了温度和水位参数的实时显示,而且具有温度设定、水位设定与控制功能。 参考书目 3.1黄亚平 高频电子技术 北京 机械工业出版社 2002 3.2胡宴如 高频电子线路 北京 高等教育出版社 1993 3.3刘 骋 高频电子技术 北京 人民邮电出版社 2006