太陽能熱水器水位水溫?zé)o線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

太陽能熱水器控制裝置的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的目前在洗浴與采暖系統(tǒng)中廣泛采用集熱器與水箱相結(jié)合的方法，達(dá)到節(jié)能的目的。為此需要設(shè)計(jì)一種控制裝置，以實(shí)現(xiàn)太陽能熱水器水位、水溫自動檢測、根據(jù)需要自動控制。裝置為現(xiàn)有太陽能熱水器配套相應(yīng)控制器，達(dá)到方便用戶，環(huán)保節(jié)能的效果。二、太陽能熱水器控制系統(tǒng)組成以洗浴系統(tǒng)為例，圖為太陽能熱水器控制系統(tǒng)組成框圖。在熱水器儲熱水箱底部和頂部，在集熱器入口和出口，各安放一只鉑電阻溫度傳感器，負(fù)責(zé)檢測4點(diǎn)溫度，在水箱頂部安裝連桿浮球電接點(diǎn)液位開關(guān)，檢測水位。在水箱內(nèi)部插入三組電加熱器，在集熱器進(jìn)水管道繞保溫加熱絲，在集熱器進(jìn)水管接循環(huán)泵。水箱上水采用浮球自動上水（即始終使水位處于滿水位）?？刂破饕訮IC單片機(jī)PIC16F877為核心芯片，擴(kuò)展接口電路。由溫度傳感器、液位開關(guān)實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)信號的提取。溫度信號經(jīng)過電橋電路、放大電路變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號送入單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字量，由單片機(jī)計(jì)算各點(diǎn)溫度。水位信號直接送入單片機(jī)I/O口。單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，各點(diǎn)溫度由數(shù)碼管顯示器顯示，水位由陣列LED指示。水位上下限和各點(diǎn)水溫及溫差上下限由鍵盤設(shè)定。當(dāng)水位低于下限值時，自動開啟電磁閥上水，直到上水至上限值關(guān)閉電磁閥；當(dāng)水溫低于下限時，接通電加熱器加熱，直到加熱到設(shè)定上限溫度停止；當(dāng)管道溫度過低時，接通電加熱帶保溫，直到溫度達(dá)到設(shè)定溫度；當(dāng)集熱器出口溫度與水箱溫度溫差超過設(shè)定上限值時，開啟循環(huán)泵，水循環(huán)。由于水箱電加熱器功率達(dá)到4060KW，需要380V供電，供電電流達(dá)到100A以上，需要3組電加熱器加熱。控制器采用大功率固態(tài)繼電器或大功率交流接觸器。可利用谷時電（夜晚）對水箱進(jìn)行加熱，控制器可定時設(shè)置加熱時間，也可定時上水。加日歷時鐘芯片，設(shè)定時間與日歷時鐘芯片讀出時間比較，到時，加熱或上水。三、設(shè)計(jì)要求室外控制器負(fù)責(zé)檢測水溫、水位，并按控制要求進(jìn)行控制。將水溫、水位等傳送（無線）給室內(nèi)控制器。室內(nèi)控制器負(fù)責(zé)、水溫、水位的設(shè)定顯示，電加熱器、電熱帶、電磁閥等控制，出現(xiàn)故障報(bào)警。兩個控制器采取無線方式通信。1、系統(tǒng)功能（1）顯示水溫099顯示09.9m水位顯示時：分北京標(biāo)準(zhǔn)時間顯示（2）設(shè)置與控制水位設(shè)置：設(shè)置上水停止水位。手動上水：當(dāng)水位低于設(shè)置水位時，按上水鍵，上水指示燈亮，上水至設(shè)置水位。水位高于設(shè)置水位時，上水至100%停止。在上水過程中，按停止鍵停止上水。缺水上水：當(dāng)水位低于25%時，缺水聲光報(bào)警，延時10秒，自動上水至設(shè)置水位。水溫設(shè)置：設(shè)置電加熱器加熱溫度。手動隨時加熱：當(dāng)水溫低于設(shè)置溫度時，加熱至設(shè)置溫度后自動停止，在加熱過程中，按停止鍵停止加熱。管道保溫：管道溫度傳感器檢測管道溫度低于0時，自動啟動電熱帶，同時管道保溫指示燈亮。（3）保護(hù)報(bào)警水滿報(bào)警：上水到100%，蜂鳴器報(bào)警。缺水報(bào)警：水位低于25%時，蜂鳴器報(bào)警。防炸管保護(hù)：為防止空曬造成炸管現(xiàn)象，溫度高于95時不自動上水，可手動上水至設(shè)置值。防干燒保護(hù)：當(dāng)水位低于25%，控制器自動上水至設(shè)置水位，然后啟動電輔助加熱器加熱到設(shè)置溫度。掉電保護(hù)：系統(tǒng)停電后，所設(shè)置的數(shù)據(jù)、功能輸出保持，北京時間實(shí)時更新?？撮T狗保護(hù)（4）檢測傳感器斷線等故障檢測水流檢測：當(dāng)有熱水流動時，關(guān)閉電輔助加熱器，關(guān)閉電磁閥停止上水。傳感器檢測水溫、管道溫度和水箱液位，實(shí)時處理顯示與報(bào)警。2、設(shè)計(jì)要求（1）系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)（室內(nèi)室外控制器組成框圖） （2）設(shè)計(jì)室內(nèi)控制器與室外控制器硬件電路（3）設(shè)計(jì)室內(nèi)控制器與室外控制器應(yīng)用程序（4）室內(nèi)控制器與室外控制器無線通信系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)鉑電阻溫度傳感器選型與接口電路設(shè)計(jì)液位傳感器選型與接口電路設(shè)計(jì)模擬量、開關(guān)量信號調(diào)理電路設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)單片機(jī)與最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)鍵盤電路設(shè)計(jì)顯示電路設(shè)計(jì)LED驅(qū)動電路設(shè)計(jì)日歷時鐘電路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲電路設(shè)計(jì)看門狗電路設(shè)計(jì)驅(qū)動控制電路設(shè)計(jì)保護(hù)報(bào)警電路設(shè)計(jì)電源電路設(shè)計(jì)軟件：相應(yīng)采集、處理、顯示、控制應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 3、解決的關(guān)鍵技術(shù)： 大功率加熱器驅(qū)動控制電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)的穩(wěn)定性可靠性設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)根據(jù)系統(tǒng)不同功能要求，設(shè)計(jì)相應(yīng)應(yīng)用程序。四、工作進(jìn)程1、 查閱資料及調(diào)研：完成課題的調(diào)研。確定研究構(gòu)想與思路、主要研究內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)施路線及可行性分析，確定課題進(jìn)展計(jì)劃。2、 軟硬件設(shè)計(jì)：完成控制器各模塊硬件電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用程序編寫，進(jìn)行模塊調(diào)試。3、實(shí)驗(yàn)聯(lián)合調(diào)試4、設(shè)計(jì)電路板的原理圖及底圖，設(shè)計(jì)控制器面板圖，制作控制器面板和線路板。控制器實(shí)驗(yàn)調(diào)試。5、控制器柜制作，控制器的安裝，控制器現(xiàn)場聯(lián)調(diào).單片機(jī)采用MICROCHIP公司的PIC系列單片機(jī)。（學(xué)習(xí)軟硬件）看相關(guān)書籍，下載開發(fā)工具軟件。PIC開發(fā)工具軟件：匯編語言采用MPLAB IDE V7.50 C語言采用MPLAB C18C編