利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010258084.0

申请日:

2010.08.11

公开号:

CN102374677A

公开日:

2012.03.14

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F24J 2/40申请公布日:20120314|||公开

IPC分类号:

F24J2/40

主分类号:

F24J2/40

申请人:

刘方旭

发明人:

刘方旭

地址:

264006 山东省烟台开发区旭日小区16号楼1单元4号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法,是以单片机控制太阳能热水器,实现太阳能热水器系统自动化。选用单片机对太阳能热水器水箱温度和水位进行控制检测,可以充分利用单片机强大的控制功能实现水位检测、温度自动控制、自动供水和报警等多项功能,切实提高太阳能热水器的自动控制能力,以达到自动恒温控制太阳能热水器之目的。本发明一方面可以广泛应用于热水、热电、制冷、采暖等诸多方面,另一方面可以大量节约石油煤炭等不可再生资源,较好地缓解能源匮乏而带来的不利后果,是一项既有社会效益,又有经济效益的好方法。

权利要求书

1: 利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法, 是以单片机控制太阳能热水器, 实 现太阳能热水器系统自动化。选用单片机对太阳能热水器水箱温度和水位进行控制检测, 可以充分利用单片机强大的控制功能实现水位检测、 温度自动控制、 自动供水和报警等多 项功能, 切实提高太阳能热水器的自动控制能力, 以达到自动恒温控制太阳能热水器之目 的。
2: 根据权利要求 1 所述利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法, 以 MCS-51 单片 机为控制中心单元, 其内部具有 8KB Flash 程序, 采用 DS12887 实时时钟, 不仅实现了时间、 温度和水位三重参数实时 LED 显示功能, 而且还具有时间设定、 温度设定控制功能。
3: 根据权利要求 1 所述一种单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法, 设置了水位传 感器监测水位, 并与单片机相连, 以便随时补水, 做到自动供水。
4: 根据权利要求 1 所述利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法, 设置了温度传 感器, 单片机可根据信息数据自动调整, 启动辅助热源 ( 即电加热系统 ), 使热水箱的温度 保持恒定温度。
5: 根据权利要求 1 所述利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法, 它包括如下的 工艺步骤 : a、 集热器收集太阳能产生热水并送入热水箱, 由辅助水箱补充水源, 同时热水箱具有 保温功能 ; b、 在热器和热水箱放置水位传感器监测水位, 并与单片机相连, 以便随时补水, 做到自 动供给上下水 ; c、 在热器和热水箱放置温度传感器检测水箱温度, 水温不够高时, 单片机可以根据传 感器信息数据自动调整, 启动辅助热源 ( 即电加热系统 ), 使热水箱的温度保持恒温。可做 到 24 小时提供热水。

说明书


利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法

    技术领域 本发明涉及单片机在太阳能热水器自动控制系统中应用的技术领域, 尤指一种利 用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法。
     背景技术 我国太阳能热水器产业发展迅速, 目前已成为世界上最大的太阳热水器生产国, 但与太阳热水器配套的控制器却一直处于研究和开发阶段, 尤其是与太阳能热水器系统匹 配的控制器, 至今尚未检索到相关报道。 近几年来, 市场上陆续出现了一些太阳能热水器控 制器, 但大多数控制器存在着诸如性能不稳定, 容易产生误操作 ; 温度、 水位检测、 控制误差 大; 显示器有时出现乱码 ; 与电辅助加热装置不能很好配合 ; 太阳能利用率较低等问题, 影 响了用户的使用。 更有甚者, 有些控制器质量较差, 经常发生故障, 给用户带来诸多不便, 严 重影响了用户的使用, 从而影响到太阳热水器的销售。 太阳热水器, 尤其是太阳热水系统及 其控制器有着广阔的发展前景,
     目前, 太阳能热水器以其安全、 节能、 无污染等优点受到越来越多消费者的欢迎。 伴随着消费和人们对生活品质要求的提高, 用太阳能解决我国家庭热水是最有希望的、 最 有效可行的途径, 太阳能热水器已经成为家用必备产品。太阳能光热应用市场前景广阔, 除家庭用热水外, 还可用于工业热水、 采暖、 空调、 干燥、 农业种植、 水产养殖、 海水淡化等领 域。但太阳能热水器也存在着一些缺点, 如雨天无法使用, 不能显示水温水位, 无法自动上 下水, 不能根据用户的要求设置水温水位。
     从发展角度看, 城市家庭生活热水的供给不应由业主考虑, 而应与建筑设计开发 同时进行。采用新技术对原电气控制系统进行改造, 以提高可靠性, 并实现系统的自动控 制, 提高太阳能热水器稳定性。为此我们设计了一种适合于日常能自动上下水的太阳能热 水器, 要求能自动检测热水器水箱中的水温和水位, 自动 LED 显示数据。单片机 ( 可编程控 制器 ) 由于可提供使用的时间继电器和中间继电器相当多, 而且其常开常闭触点可多次重 复使用, 使得我们在编程中可以随心所欲。用内部编程 “软元件” 取代继电器逻辑控制电路 中大量的时间继电器和中间继电器, 简化控制线路、 有效提高系统的可靠性, 利用其强大的 控制能力和丰富的资源, 通过连接各种功能外设, 使系统能正确、 有效地完成服务。这也是 单片机的突出特点。
     发明内容
     本发明是用单片机控制太阳能热水器系统, 实现太阳能热水器系统自动化控制。 选用单片机对太阳能热水器中水箱温度和水位进行自动控制检测, 可在设定值范围内进行 温度和水位调节, 本发明是基于单片机嵌入式系统而设定的, 可以充分利用单片机强大的 控制功能和方便的通信接口, 实现水位检测、 温度自动控制、 处理和报警, 切实提高了自动 控制能力。在农村太阳能水箱、 城市水源检测控制等领域有着广阔的应用前景。
     单片机自动恒温控制太阳能热水器, 它具有速度快, 可靠性高, 体积小, 功能全, 编程简单的特点。通过改进或完善已有太阳能热水器控制系统的不足, 设计开发新型太阳能 热水控制系统——单片机自动恒温控制太阳能热水器。
     单片机以 MCS-51 单片机为控制中心单元, 其内部具有 8KB Flash 程序, 采用 DS12887 实时时钟, 不仅实现了时间、 温度和水位三重参数实时显示功能, 而且具有时间设 定、 温度设定于控制功能。控制系统可以根据天气情况利用辅助加热功能 ( 电加热器 ) 时 热水箱内的水温达到预先设定的温度, 丛而达到 24 小时供应热水的目的。
     本发明的开发和利用, 一方面可以广泛应用于热水、 热电、 制冷、 采暖等诸多方面, 另一方面可以大量节约石油煤炭等不可再生资源, 将大大缓解能源匮乏而带来的严重后 果, 能充分利用太阳能而节约其它能源。
     为了实现上述目的, 本发明的技术解决方案为 : 第一步, 集热器收集太阳能来产生 热水, 并送入热水箱, 由辅助水箱补充水源, 同时热水箱具有保温功能 ; 第二步, 在热水器的 热水箱放置水位传感器监测水位, 并与单片机相连, 以便随时补水, 做到自动恒温供水 ; 第 三步, 水温不够高时, 可以根据温度传感器信息数据经过 A/D 转换器传输给单片机, 单机片 发出指令进行自动调整, 并可以启动辅助热源 ( 即电加热系统 ), 使热水箱的温度保持恒 定。可做到 24 小时提供热水。 下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步描述。
     附图为本发明利用单片机自动恒温控制太阳能热水器方法示意图。
     图中 : 1、 太阳能集热器, 2、 热水箱, 3、 辅助水箱, 4、 压差水位传感器, 5、 温度传感 器, 6、 辅助热源, 7、 浴室淋浴喷头, 8、 循环泵, 9、 热源泵, 10、 回水阀, 11、 进水阀, 12、 溢流管, 13、 自来水进水管, 14、 太阳能集热器出水管, 15、 集热器进水管, 16、 热水出水管, 17、 回流 管, 18、 辅助热源出水管, 19、 辅助热源进水管, 20、 辅助水箱水位水浮, 21、 热水箱水温传感 器, 22 单机片, 23、 A/D 转换器。
     具体实施方法
     1、 单片机装置 : 设置 MCS-51 单片机 22, 并与 A/D 进行连接, 并与集热器控制电路、 温度传感器 5、 辅助水箱电路、 辅助热源电路进行连接。
     2、 安装太阳能集热器 : 安装太阳能集热器 1 用来收集太阳能来产生的热水, 在集 热器中安装温度传感器热 5, 用来检测集热器中的水温 ; 太阳能集热器产生水通过管路 14 送入热水箱中 2 储存, 同时由辅助水箱 3 通过管路 15 补充水源, 热水箱具有保温功能, 为用 户提供一定温度的热水。在热水箱内设有温度传感器 21 和水位传感器 4, 可检测水箱内温 度和 5 档水位, 经温度传感器 21 和水位传感器 4 检测的数据经 A/D 转换器 23 进行处理后 送至单片机 22, 并通过 (LED) 显示当前温度及水位状态, 单片机自动系统的人机接口采用 字符型液晶显示器 (LED) 与 4X4 小键盘实现自动控制。
     2、 水位装置 : 热水箱中设置了压差传液位传感器 4, 液位传感器是根据液面的高 度与液压成比例的原理制成的。如果液体的密度恒定, 则液体加在测量基准面上的压力与 液面到基准面的高度成正比, 因此通过压力的测定便可得知液面的高度。当水位低于低水 位时, 电源导通, 低水位指示灯点亮, 微分电路将产生脉冲, 触发集成电路工作。 随之发出报 警声, 告知主人热水箱 2 的水已空, 单片机 4 自动控制集热器中由温度传感器 5 检测达到要 求温度的热水补充热水箱, 或者指令开启进水阀和辅助热源 6 通过管路 18 往热水箱注水, 当水位高于高水位时, 压差水位传感器导通微分电路将产生脉冲, 触发集成电路, 随之扬声
     器报警, 告知主人热水箱 2 的水已经注满, 单片机 4 系统自动控制控制阀断电, 停止往水箱 注水。
     3、 辅助设置 : 在辅助水箱上设置自来水进水管 13, 在热水箱设置溢流管 12, 并在 热水出水管 16 与辅助水箱 3 之间设置连接管 17 和回水阀 10, 用于导流回水之用 ; 在辅助 水箱设置水位水浮 20, 用来控制进水量。出水管 16 可外接若干淋浴喷头 7, 用于洗浴。
     4、 辅助加热装置 : 在太阳能集热器和热水箱中均匀放置了 AD590 集成温度传感器 5、 21, 以实时检测水温。 当天气状况不良导致热水箱中水温不够高时, 单片机能够根据温度 传感器测量的信息数据进行自动调整, 开启管路 19 上的进水阀 11, 启动辅助热源 6( 即电加 热系统 ), 由热源泵 9 箱热水箱注入热水, 使热水箱 2 的温度、 水位始终保持恒定, 这样平时 阳光充足时靠太阳能加热, 阴雨天靠电能加热, 既能够节约电能, 又能保证用户全天候使用 热水, 较好地满足了用户的需要。
     以上所述, 实际方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述, 并非对本发明的 范围进行限定, 在不脱离本发明技术的精神的前提下, 本领域工程技术人员对本发明的技 术方案作出的各种变形和改进, 均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

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资源描述

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1、10申请公布号CN102374677A43申请公布日20120314CN102374677ACN102374677A21申请号201010258084022申请日20100811F24J2/4020060171申请人刘方旭地址264006山东省烟台开发区旭日小区16号楼1单元4号72发明人刘方旭54发明名称利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法57摘要本发明利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法,是以单片机控制太阳能热水器,实现太阳能热水器系统自动化。选用单片机对太阳能热水器水箱温度和水位进行控制检测,可以充分利用单片机强大的控制功能实现水位检测、温度自动控制、自动供水和报警等多项功能,切。

2、实提高太阳能热水器的自动控制能力,以达到自动恒温控制太阳能热水器之目的。本发明一方面可以广泛应用于热水、热电、制冷、采暖等诸多方面,另一方面可以大量节约石油煤炭等不可再生资源,较好地缓解能源匮乏而带来的不利后果,是一项既有社会效益,又有经济效益的好方法。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN102374683A1/1页21利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法,是以单片机控制太阳能热水器,实现太阳能热水器系统自动化。选用单片机对太阳能热水器水箱温度和水位进行控制检测,可以充分利用单片机强大的控制功能实现水位检测、温度自动控制、自动供。

3、水和报警等多项功能,切实提高太阳能热水器的自动控制能力,以达到自动恒温控制太阳能热水器之目的。2根据权利要求1所述利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法,以MCS51单片机为控制中心单元,其内部具有8KBFLASH程序,采用DS12887实时时钟,不仅实现了时间、温度和水位三重参数实时LED显示功能,而且还具有时间设定、温度设定控制功能。3根据权利要求1所述一种单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法,设置了水位传感器监测水位,并与单片机相连,以便随时补水,做到自动供水。4根据权利要求1所述利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法,设置了温度传感器,单片机可根据信息数据自动调整,启动辅助热源即电。

4、加热系统,使热水箱的温度保持恒定温度。5根据权利要求1所述利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法,它包括如下的工艺步骤A、集热器收集太阳能产生热水并送入热水箱,由辅助水箱补充水源,同时热水箱具有保温功能;B、在热器和热水箱放置水位传感器监测水位,并与单片机相连,以便随时补水,做到自动供给上下水;C、在热器和热水箱放置温度传感器检测水箱温度,水温不够高时,单片机可以根据传感器信息数据自动调整,启动辅助热源即电加热系统,使热水箱的温度保持恒温。可做到24小时提供热水。权利要求书CN102374677ACN102374683A1/3页3利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法技术领域0001本发明。

5、涉及单片机在太阳能热水器自动控制系统中应用的技术领域,尤指一种利用单片机自动恒温控制太阳能热水器的方法。背景技术0002我国太阳能热水器产业发展迅速,目前已成为世界上最大的太阳热水器生产国,但与太阳热水器配套的控制器却一直处于研究和开发阶段,尤其是与太阳能热水器系统匹配的控制器,至今尚未检索到相关报道。近几年来,市场上陆续出现了一些太阳能热水器控制器,但大多数控制器存在着诸如性能不稳定,容易产生误操作;温度、水位检测、控制误差大;显示器有时出现乱码;与电辅助加热装置不能很好配合;太阳能利用率较低等问题,影响了用户的使用。更有甚者,有些控制器质量较差,经常发生故障,给用户带来诸多不便,严重影响了。

6、用户的使用,从而影响到太阳热水器的销售。太阳热水器,尤其是太阳热水系统及其控制器有着广阔的发展前景,0003目前,太阳能热水器以其安全、节能、无污染等优点受到越来越多消费者的欢迎。伴随着消费和人们对生活品质要求的提高,用太阳能解决我国家庭热水是最有希望的、最有效可行的途径,太阳能热水器已经成为家用必备产品。太阳能光热应用市场前景广阔,除家庭用热水外,还可用于工业热水、采暖、空调、干燥、农业种植、水产养殖、海水淡化等领域。但太阳能热水器也存在着一些缺点,如雨天无法使用,不能显示水温水位,无法自动上下水,不能根据用户的要求设置水温水位。0004从发展角度看,城市家庭生活热水的供给不应由业主考虑,而。

7、应与建筑设计开发同时进行。采用新技术对原电气控制系统进行改造,以提高可靠性,并实现系统的自动控制,提高太阳能热水器稳定性。为此我们设计了一种适合于日常能自动上下水的太阳能热水器,要求能自动检测热水器水箱中的水温和水位,自动LED显示数据。单片机可编程控制器由于可提供使用的时间继电器和中间继电器相当多,而且其常开常闭触点可多次重复使用,使得我们在编程中可以随心所欲。用内部编程“软元件”取代继电器逻辑控制电路中大量的时间继电器和中间继电器,简化控制线路、有效提高系统的可靠性,利用其强大的控制能力和丰富的资源,通过连接各种功能外设,使系统能正确、有效地完成服务。这也是单片机的突出特点。发明内容000。

8、5本发明是用单片机控制太阳能热水器系统,实现太阳能热水器系统自动化控制。选用单片机对太阳能热水器中水箱温度和水位进行自动控制检测,可在设定值范围内进行温度和水位调节,本发明是基于单片机嵌入式系统而设定的,可以充分利用单片机强大的控制功能和方便的通信接口,实现水位检测、温度自动控制、处理和报警,切实提高了自动控制能力。在农村太阳能水箱、城市水源检测控制等领域有着广阔的应用前景。0006单片机自动恒温控制太阳能热水器,它具有速度快,可靠性高,体积小,功能全,编说明书CN102374677ACN102374683A2/3页4程简单的特点。通过改进或完善已有太阳能热水器控制系统的不足,设计开发新型太阳。

9、能热水控制系统单片机自动恒温控制太阳能热水器。0007单片机以MCS51单片机为控制中心单元,其内部具有8KBFLASH程序,采用DS12887实时时钟,不仅实现了时间、温度和水位三重参数实时显示功能,而且具有时间设定、温度设定于控制功能。控制系统可以根据天气情况利用辅助加热功能电加热器时热水箱内的水温达到预先设定的温度,丛而达到24小时供应热水的目的。0008本发明的开发和利用,一方面可以广泛应用于热水、热电、制冷、采暖等诸多方面,另一方面可以大量节约石油煤炭等不可再生资源,将大大缓解能源匮乏而带来的严重后果,能充分利用太阳能而节约其它能源。0009为了实现上述目的,本发明的技术解决方案为第。

10、一步,集热器收集太阳能来产生热水,并送入热水箱,由辅助水箱补充水源,同时热水箱具有保温功能;第二步,在热水器的热水箱放置水位传感器监测水位,并与单片机相连,以便随时补水,做到自动恒温供水;第三步,水温不够高时,可以根据温度传感器信息数据经过A/D转换器传输给单片机,单机片发出指令进行自动调整,并可以启动辅助热源即电加热系统,使热水箱的温度保持恒定。可做到24小时提供热水。0010下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步描述。0011附图为本发明利用单片机自动恒温控制太阳能热水器方法示意图。0012图中1、太阳能集热器,2、热水箱,3、辅助水箱,4、压差水位传感器,5、温度传感器,6、辅助热源,。

11、7、浴室淋浴喷头,8、循环泵,9、热源泵,10、回水阀,11、进水阀,12、溢流管,13、自来水进水管,14、太阳能集热器出水管,15、集热器进水管,16、热水出水管,17、回流管,18、辅助热源出水管,19、辅助热源进水管,20、辅助水箱水位水浮,21、热水箱水温传感器,22单机片,23、A/D转换器。0013具体实施方法00141、单片机装置设置MCS51单片机22,并与A/D进行连接,并与集热器控制电路、温度传感器5、辅助水箱电路、辅助热源电路进行连接。00152、安装太阳能集热器安装太阳能集热器1用来收集太阳能来产生的热水,在集热器中安装温度传感器热5,用来检测集热器中的水温;太阳能集。

12、热器产生水通过管路14送入热水箱中2储存,同时由辅助水箱3通过管路15补充水源,热水箱具有保温功能,为用户提供一定温度的热水。在热水箱内设有温度传感器21和水位传感器4,可检测水箱内温度和5档水位,经温度传感器21和水位传感器4检测的数据经A/D转换器23进行处理后送至单片机22,并通过LED显示当前温度及水位状态,单片机自动系统的人机接口采用字符型液晶显示器LED与4X4小键盘实现自动控制。00162、水位装置热水箱中设置了压差传液位传感器4,液位传感器是根据液面的高度与液压成比例的原理制成的。如果液体的密度恒定,则液体加在测量基准面上的压力与液面到基准面的高度成正比,因此通过压力的测定便可。

13、得知液面的高度。当水位低于低水位时,电源导通,低水位指示灯点亮,微分电路将产生脉冲,触发集成电路工作。随之发出报警声,告知主人热水箱2的水已空,单片机4自动控制集热器中由温度传感器5检测达到要求温度的热水补充热水箱,或者指令开启进水阀和辅助热源6通过管路18往热水箱注水,当水位高于高水位时,压差水位传感器导通微分电路将产生脉冲,触发集成电路,随之扬声说明书CN102374677ACN102374683A3/3页5器报警,告知主人热水箱2的水已经注满,单片机4系统自动控制控制阀断电,停止往水箱注水。00173、辅助设置在辅助水箱上设置自来水进水管13,在热水箱设置溢流管12,并在热水出水管16与。

14、辅助水箱3之间设置连接管17和回水阀10,用于导流回水之用;在辅助水箱设置水位水浮20,用来控制进水量。出水管16可外接若干淋浴喷头7,用于洗浴。00184、辅助加热装置在太阳能集热器和热水箱中均匀放置了AD590集成温度传感器5、21,以实时检测水温。当天气状况不良导致热水箱中水温不够高时,单片机能够根据温度传感器测量的信息数据进行自动调整,开启管路19上的进水阀11,启动辅助热源6即电加热系统,由热源泵9箱热水箱注入热水,使热水箱2的温度、水位始终保持恒定,这样平时阳光充足时靠太阳能加热,阴雨天靠电能加热,既能够节约电能,又能保证用户全天候使用热水,较好地满足了用户的需要。0019以上所述,实际方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明技术的精神的前提下,本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。说明书CN102374677ACN102374683A1/1页6说明书附图CN102374677A。

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