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1、上饶职业技术学院上饶职业技术学院太阳能热水器控制系统太阳能热水器控制系统摘摘 要要 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。关键词关键词：自动控制、数显水位1 引引 言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
2、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
3、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-220V10%,电源电压可设计一个稳压电源电路。2.22.2 设计原理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
4、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。稳压电源水位探测显示数字显示温度电路控制电路3 单元电路设计单元电路设计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=(23)u0=(23)5=(1015)V,选取 12V电磁阀控制则变压器二次侧电压有效值去 121.2=10V确定限流电阻 R，见公式取 I2MAX=38mA,IOMAX=10Ma
5、UimaxU0/IimaxRUimax-UO121.1-5/38R120.9-6/100.22KR0.48K故取 R=3K（图 2）3.2 水位探测显示电路水位探测显示电路（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1113低电平，由于 74LS147 具有优先编码功能，因此只有 13 脚的“3”编码，
6、 “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。6.6.小结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。7.7.参考书目参考书目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 19933.3 刘 骋 高频电子技术 北京 人民邮电出版社 2006元件清单元件清单
