太陽(yáng)能溫度上水控制系統(tǒng)的

1、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院10屆畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要本文設(shè)計(jì)了一套太陽(yáng)能熱水器的控制系統(tǒng)。對(duì)熱水器的水溫和水位進(jìn)行測(cè)量和控制。通過(guò)數(shù)字溫度傳感器DS18B20和顯示器LCD1602對(duì)水溫進(jìn)行測(cè)量和顯示。再通過(guò)在水箱內(nèi)放置電極對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)核心部件單片機(jī)AT89C51對(duì)水溫和水位信息進(jìn)行處理，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)對(duì)水箱內(nèi)的電加熱和上水管路的電磁閥進(jìn)行控制。通過(guò)Protues和Keil對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試仿真工作。本文的設(shè)計(jì)在上水過(guò)程中不會(huì)一次把水上滿，結(jié)合溫度信息進(jìn)行綜合上水。在陰雨天也可保證有50度的水可以進(jìn)行使用。本文設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)具有使用方便、穩(wěn)定性高、節(jié)能等特點(diǎn)，實(shí)用性高。關(guān)鍵詞：熱水器；溫度

2、；水位；控制ABSTRACTThis text designed a set of control system of solar energy water- heater.Carry on diagraph and control to water temperature and water level of water- heater.Spread the feeling machine DS18 B20 and the display LCD1602 rightness water temperatureses to carry on diagraph and show through

3、a number temperature.Pass again in the water tank to place electrode to carry on an examination to the water level.Pass the machine AT89 C51 rightness water temperatureses of the core parts list slice and water level information to carry on a processing, carry on a control to the electromagnetism va

4、lve of the electricity heating in the water tank and the top pipe line road while being to attain initial value.The textual design is in the last water process can't a pair of is aquatic full, combine a temperature information to carry on comprehensive last water.Can carry on an use in water tha

5、t can also promise to have 50 degrees in the sky of overcast and rainy.This text designs of solar energy water- heater control the system has an use convenience, stability , economy energy etc. characteristics, function .Keywords: water heater  temperature  water level; control1 緒論1.1課題研究的

6、目的和意義 本設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的實(shí)用性，用成本低廉的電阻式傳感器以及電極配以單片機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)實(shí)際中的太陽(yáng)能熱水器的水溫控制以及水位的顯示。本裝置電路簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、性價(jià)比高、水溫控制靈活，水位顯示直觀醒目。可廣泛應(yīng)用于家庭生活對(duì)太陽(yáng)能熱水器的水位顯示與水溫控制。具有良好的市場(chǎng)前景。2 設(shè)計(jì)原理2.1 電路系統(tǒng)電 源水 位水 溫LED顯示加 熱加 水單 片 機(jī)2.2 程序系統(tǒng)開 始初始化溫度采集水位采集單片機(jī)處理LED顯示加水加熱控制3太陽(yáng)能熱水器及其循環(huán)系統(tǒng)3.1 太陽(yáng)能熱水器類別3.1.1組合式高效太陽(yáng)能熱水器 組合式高效太陽(yáng)能熱水器，包括集熱器、貯水箱、支架等，其特征在于集熱器上的集熱管分別插

7、在集熱管管接頭上，集熱管管接頭一端開口，另一端封閉，開口端與貯水箱相連。該熱水器既可以整體安裝使用，又可以分散安裝使用，從而滿足不同居住條件的要求，提高了太陽(yáng)能熱水器的普及率。3.1.2抗凍太陽(yáng)能熱水器由水箱和集熱器組成抗凍太陽(yáng)能熱水器，其特點(diǎn)是吸熱體由均為金屬集熱條的數(shù)個(gè)集熱排管、下集管、上集管以及連通管的下部組成，連通管的貯水空間呈上截面不小于下截面的直柱形狀，該管在集熱器中的長(zhǎng)度，不小于吸熱體縱向長(zhǎng)度的。通過(guò)控制吸熱體各部貯水空間內(nèi)徑，和吸熱體各部的吸散熱面積，使得具有該形狀特點(diǎn)的太陽(yáng)能熱水器，不僅在首次結(jié)凍時(shí)，而且在二次結(jié)凍時(shí)也具有抗凍性能。3.1.3抗壓組合傾斜式家用太陽(yáng)能熱水器抗壓

8、組合傾斜式家用太陽(yáng)能熱水器包括外殼、玻璃面板、吸熱體、定位塊、絕熱層、溫差板龍骨和溫差隔層板，其中，溫差板龍骨與其鋸齒形的前部相對(duì)的后部表面為平面，該平面與吸熱板的內(nèi)表面相對(duì)平行，在吸熱板上焊有截面呈溫形的結(jié)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)件的開口與溫差板龍骨的后部柱部相對(duì)置地插合并可將它們相對(duì)固定，使熱水器吸熱板的抗壓強(qiáng)度有較大提高，保證溫差隔層板前面的水層從上而下良好的熱傳導(dǎo)，獲得較高的熱效率。3.1.4熱管式太陽(yáng)能熱水器 由集熱箱和貯水保溫筒固接在一起構(gòu)成。集熱箱由多層保溫材料構(gòu)成，表層為玻璃，第二層為玻璃紙，第三層為集熱管，底層為較厚的石棉板，貯水保溫筒由鋼板制成圓筒狀，它的外面壓制厘米厚的保溫材料，這樣，

9、使其熱效率可達(dá)，而且結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、運(yùn)輸方便、便于推廣應(yīng)用。3.1.5悶曬式熱管平板太陽(yáng)能熱水器 悶曬式熱管平板太陽(yáng)能熱水器，該熱水器由熱管平板集熱器、悶曬式水箱組成。熱管平板集熱器由熱管、集熱平板、熱管水聯(lián)箱、保溫材料、平板玻璃組成；悶曬式水箱由水箱、保溫材料、弧形透明罩組成。熱管平板集熱器和悶曬式水箱，在太陽(yáng)光下同時(shí)工作，使熱效率大大提高。3.2 熱水器的組成及原理與配置3.2.1熱管式太陽(yáng)能熱水器的組成及原理與配置太陽(yáng)能熱水器主要是由集熱器、水箱、水管、支架及配件等部分組成。集熱和循環(huán)原理系統(tǒng)中的集熱元件。其功能相當(dāng)于電熱水器中的電熱管。和其它熱水器不同的是，太陽(yáng)能集熱器是利用太陽(yáng)的輻

10、射熱能加熱冷水，故而加熱時(shí)間只能在有太陽(yáng)光照射的白天。真空集熱管就像一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的暖瓶膽，內(nèi)外層之間為真空，常用尺寸有：1800mm×58mm、1500 mm×47mm等。真空管內(nèi)管的外表面是特種材料涂層，可以有效吸收太陽(yáng)輻射能。當(dāng)光子撞擊膜層的時(shí)候，光能轉(zhuǎn)化為熱能，并傳導(dǎo)給管內(nèi)的水，水溫便逐漸升高。由于冷水比重大、熱水比重小的原理，真空管和保溫水箱便形成了冷水向下，熱水向上的自然循環(huán)，使最熱的水循環(huán)到保溫水箱中。 保溫存儲(chǔ)原理和其它保溫水箱一樣，是儲(chǔ)存熱水的容器。 因?yàn)樘?yáng)能熱水器只能白天工作，而人們一般在晚上才使用熱水，為了使白天生產(chǎn)的熱水在到晚上或隔天使用時(shí)保持一定的溫度

11、，所以必須通過(guò)保溫水箱把熱水儲(chǔ)存起來(lái)。水箱內(nèi)膽水箱內(nèi)是儲(chǔ)存熱水的重要部分，其用材料強(qiáng)度和耐腐蝕性至關(guān)重要，優(yōu)質(zhì)的選材應(yīng)是進(jìn)口SUS2B304板材，厚度在0.4mm0.8mm之間不銹鋼板，氬氣保護(hù),高頻自動(dòng)焊接,提高鋼板在各種水質(zhì)或各種環(huán)境耐腐蝕性能。  水箱保溫材料性能特點(diǎn)及技術(shù)參數(shù)：保溫材料的好壞直接關(guān)系著熱效率和晚間清晨的使用，在寒冷的東北尤其重要。目前較好的保溫方式是進(jìn)口聚氨脂保溫，若配料、工藝、環(huán)境、溫度不適，也會(huì)造成發(fā)泡不均或泡孔過(guò)大、工質(zhì)緩慢漏失保溫性逐漸下降的后果，這就需要廠家有專門的發(fā)泡機(jī)械、標(biāo)準(zhǔn)化模具和較高的工藝技術(shù)水平。另外，我們不僅要了解產(chǎn)品用材工藝、還要看廠家

12、的機(jī)械設(shè)備、模具等有機(jī)成本的高低、質(zhì)量監(jiān)測(cè)的水準(zhǔn)。產(chǎn)品質(zhì)量直接關(guān)系消費(fèi)者的利益。 聚氨酯保溫層厚度：50mm閉孔率:65.69導(dǎo)熱數(shù):19.83mw/m.k，并經(jīng)過(guò)高溫熟化處理。 保溫水箱是如何讓熱水長(zhǎng)時(shí)間保持高溫、不隨夜晚和寒冬等外界溫度變化呢？如圖所示，保溫水箱有三部分組成：外膽、聚氨酯發(fā)泡層和不銹鋼內(nèi)膽，其中，聚氨酯發(fā)泡層負(fù)責(zé)太陽(yáng)能熱水器的保溫。聚氨酯的保溫性能卓越，是目前國(guó)內(nèi)所有建材中導(dǎo)熱系數(shù)最低（0.024）、熱阻值最高的保溫材料。太陽(yáng)能熱水器的發(fā)泡層厚度一般在50mm-70mm之間，實(shí)際保溫性能則取決于生產(chǎn)廠家的發(fā)泡機(jī)械、標(biāo)準(zhǔn)化模具和工藝技術(shù)水平。連接管道，上下水原理將冷水輸送到符

13、水箱進(jìn)入集熱器，再?gòu)谋厮鋬?nèi)把熱水輸送到人們使用熱水的通道。叫做連接管道，為使整套系統(tǒng)形成一個(gè)閉合的環(huán)路，必須設(shè)計(jì)合理、連接正確，循環(huán)管道對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)是否能達(dá)到最 佳工作狀態(tài)至關(guān)重要。熱水管道必須做保溫處理。管道必須有很高的質(zhì)量，保證15年以上的使用壽命。安裝時(shí)要求橫平豎直。給太陽(yáng)能熱水器向上打水時(shí)，依靠的是自來(lái)水的水壓，沒有自來(lái)水或者不能24小時(shí)供自來(lái)水的用戶，就得依靠水泵或者增壓罐來(lái)給太陽(yáng)能熱水器打水。用水時(shí)，只要打開室內(nèi)的任何一個(gè)水龍頭，熱水器水箱內(nèi)的熱水便依靠自然落差的原理流出。 太陽(yáng)能工作原理吸熱過(guò)程：  太陽(yáng)輻射透過(guò)玻璃蓋板，被集熱板吸收后沿肋片和管壁傳遞到吸

14、熱管內(nèi)的水。吸熱管內(nèi)的水吸熱后溫度升高，比重減小而上升，形成一個(gè)向上的動(dòng)力，構(gòu)成一個(gè)熱虹吸系統(tǒng)。隨著熱水的不斷上移并儲(chǔ)存在儲(chǔ)水箱上部，同時(shí)通過(guò)下循環(huán)管不斷補(bǔ)充溫度較低的水，如此循環(huán)往復(fù)，最終整箱水都升高至一定的溫度 。 現(xiàn)有的平板式集熱器，基本上都采用結(jié)合良好的多管組合方式，如滾壓或壓延方法等，其中走水管子與吸熱板之間的熱阻幾乎可以忽略。影響平板式集熱器板芯性能的主要因素，一是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，二是表面吸收涂層。設(shè)計(jì)良好的集熱器的板芯肋片效率應(yīng)該在93%以上。集熱器的板芯肋片效率與板芯結(jié)構(gòu)、表面處理以及集熱器整體結(jié)構(gòu)有關(guān)。集熱器整體結(jié)構(gòu)的影響可以用總傳熱系數(shù)來(lái)描述，其影響程度與自身的幾何尺寸（肋片厚度

15、、材質(zhì)）是一樣。也就是說(shuō)，在同等效率的情況下，集熱器熱損小時(shí)板芯可以薄一些。選擇性吸收表面可以提高集熱效率，但是市面上這類產(chǎn)品為了提高經(jīng)濟(jì)效益，往往肋片較薄。用于熱水器場(chǎng)合時(shí)，這類產(chǎn)品的實(shí)際集熱效果與選擇性差一些（甚至沒有選擇性）但肋片厚一些的集熱器不會(huì)有太大的區(qū)別。 循環(huán)管路：  家用太陽(yáng)能熱水器通常按自然循環(huán)方式工作，沒有外在的動(dòng)力，設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)只要有56以上的溫差就可以循環(huán)很好。水循環(huán)管路管徑及管路分布的合理性直接影響到集熱器的熱交換效率。 多數(shù)情況下，自然循環(huán)家用熱水器系統(tǒng)管路中的流態(tài)都可以視為層流。 集熱器內(nèi)管路系統(tǒng)的阻力主要來(lái)自沿程阻力，局部阻力的影

16、響要小得多，其中支管的沿程阻力又比主管要大得多。當(dāng)水溫升高后，由于運(yùn)動(dòng)粘度減小，沿程阻力變小，局部阻力的影響變大。在一定范圍內(nèi)，當(dāng)主管管徑不變時(shí)，加大支管管徑，不僅沿程阻力迅速減小，而且局部阻力也將跟著減小。一般地，支管的水力半徑應(yīng)在10mm以上。當(dāng)主管管徑達(dá)到一定值以后，增加主管管徑對(duì)減小系統(tǒng)阻力意義不大。3.2.2平板集熱器平板集熱器是平板型太陽(yáng)能熱水器的核心，包括吸熱器、蓋板、保溫層、外殼四大部分。吸熱器：也叫集熱器或集熱芯子，其作用是吸收太陽(yáng)的輻射能量并向水傳遞熱量。吸熱器的結(jié)構(gòu)：吸熱器由吸熱板（也叫肋片）和水管組成，水管有排管和集管之分。排管夾在肋片之間，用來(lái)傳遞熱量使水溫升高；集管

17、與所有排管相接相通，并且通過(guò)水管與水箱連通，使排管中水進(jìn)入水箱，水箱中的冷水進(jìn)入排管被加熱。吸熱器在結(jié)構(gòu)上有管板槽式和翼片式等多種形式。將排管夾在肋片之間的方法很多：較為簡(jiǎn)單粗糙的方法就是在排管長(zhǎng)度方向，隔一定距離用鐵絲捆扎或鉚接，也有在排管和吸熱板交接處，沿管子長(zhǎng)度方向錫焊的，也有在結(jié)合縫隙中填充各種導(dǎo)熱膠的；隨著太陽(yáng)能熱水器工藝水平的不斷提高，北京市太陽(yáng)能研究所引進(jìn)了加拿大八十年代末的一條生產(chǎn)線，將兩片鋁帶與一根銅管（在兩鋁帶中間）軋制在一起，再用高壓氣體吹脹，形成銅鋁復(fù)合式吸熱板芯，其特點(diǎn)是：I熱效率高；II壽命長(zhǎng)，水質(zhì)清潔；III節(jié)約銅材，降低成本；IV有很好的耐壓性能。正因?yàn)檫@些特點(diǎn)

18、，銅鋁復(fù)合板芯已經(jīng)形成潮流，是平板型太陽(yáng)能集熱器的先進(jìn)代表。吸熱器的材料：國(guó)外基本上都用銅和不銹鋼，國(guó)內(nèi)已大量采用銅材、鋁合金、鋼材、鍍鋅板，沿海水質(zhì)較差的地區(qū)，則可用塑料或玻璃來(lái)替代。吸熱器表面上的涂層：因?yàn)榻饘俦砻娴姆瓷渎矢?，吸收率低（一般只?040%的太陽(yáng)輻射能被吸收），為了增強(qiáng)吸收效果，必須在金屬表面上刷涂層。涂層有選擇性和非選擇性兩種，所謂選擇性涂料（因?yàn)檫@種涂料價(jià)格便宜），是對(duì)太陽(yáng)光的短波輻射具有高吸收率（a），而本身所處溫度的長(zhǎng)波發(fā)射率（qT）卻很低的一種涂料，可用a/qT大于1來(lái)表示。若a/qT=1，則稱之為中性吸收層，也稱為非選擇性涂料。平板型太陽(yáng)能熱水器的吸熱板都采用非選

19、擇性涂料（因?yàn)檫@種涂料價(jià)格便宜），即涂上薄而均勻的無(wú)光黑漆，它們具有高的吸收率（a=0.920.96），但發(fā)射率也較高（qT=0.500.94），熱損失較大。蓋板蓋板的作用：陽(yáng)光與吸熱板之間的輻射傳熱是遠(yuǎn)距離進(jìn)行的，即集熱器周圍是空氣，所以當(dāng)集熱器的吸熱板在將接收到的太陽(yáng)輻射能量轉(zhuǎn)變?yōu)樗臒崮軙r(shí)，也向周圍環(huán)境散失熱量，這就使太陽(yáng)輻射能量不能全部轉(zhuǎn)化成水的熱量。尤其是平板型集熱器，其吸收面積等于透光面積，也等于散熱面積，故熱量的散失更為突出。為了減輕這部分能量的損失，在吸熱板上面安裝透明蓋板，使蓋板透過(guò)可見光而不透過(guò)遠(yuǎn)紅外線，即陽(yáng)光能透過(guò)它而照射在吸熱板上，但是吸熱板由于溫度升高而輻射的遠(yuǎn)紅外線

20、卻是通不過(guò)它，這就減少了散失的能量，從而更有效地提高吸熱板和水的溫度，我們稱蓋板的這種作用為溫度效應(yīng)。對(duì)集熱器蓋板材料的幾點(diǎn)要求：A、 高全光透過(guò)率：陽(yáng)光透過(guò)蓋板后射到吸熱板上并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。蓋板材料對(duì)太陽(yáng)光光譜的全光透過(guò)率越高，輻射到吸熱板的光線越強(qiáng)，得到的熱量越大，集熱器效率越高。B、 沖擊強(qiáng)度高：蓋板材料需要具有高的沖擊強(qiáng)度，能經(jīng)受住在使用中受到冰雹、風(fēng)沙等的沖擊。C、 良好的耐候性能：集熱器通常安裝在室外朝陽(yáng)處，長(zhǎng)期遭受冷、熱、光、風(fēng)、雨、雪等的侵蝕。如果蓋板材料不具有良好的耐候性能，則其透光性能急速下降，最后導(dǎo)致整個(gè)集熱器無(wú)法工作，壽命縮短。D、 絕熱性能好：集熱器工作時(shí)，其排管和集管

21、內(nèi)的水溫可達(dá)8090攝氏度，而吸熱板與蓋板之間的空氣溫度可達(dá)5070攝氏度，遠(yuǎn)高于戶外空氣的溫度，因此必然有一部分熱量通過(guò)蓋板向外散失，其散失熱量的大小于蓋板導(dǎo)熱系數(shù)成正比。蓋板材料導(dǎo)熱系數(shù)越大，即絕熱性能越差，散失的熱量越大，集熱器效率越差。E、 加工性能好：要求裁剪性能好，單向彎曲習(xí)慣年能好以便于制造廠家按產(chǎn)品需要加工成型。國(guó)內(nèi)外常用蓋板材料   國(guó)外常用的蓋板材料有三種：A、HSG高強(qiáng)耐熱玻璃；B、MMA甲基丙烯酸甲酯板；C、FRP玻璃纖維增強(qiáng)塑料板（即玻璃鋼板）。   國(guó)內(nèi)常用的蓋板材料也有三種：A、普通平板玻璃：該材料的全透光率低，一般在74.

22、386.7%，遠(yuǎn)低于國(guó)外玻璃的91%，強(qiáng)度低，易破碎；B、薄膜：少數(shù)集熱器生產(chǎn)廠家為降低成本而使用薄膜作蓋板，但性能差，壽命短；C、新型機(jī)制SolarE辦（南京復(fù)合材料廠生產(chǎn)）：這是一種用高鍵能樹脂和高性能纖維復(fù)合而成，表面覆有一層特殊保護(hù)膜的耐熱、抗老化、高透光型FRP板。由于其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、高透光等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，是一種較理想的材料。蓋板的層數(shù)及間距蓋板層數(shù)由使用地區(qū)的氣象條件和工作溫度來(lái)定，一般為單層，蓋板與吸熱板之間的距離一般為2.5厘米。保溫層作用：在吸熱板芯的四周和底部安放保溫材料，用來(lái)減少集熱器向四周環(huán)境散失熱量，以提高集熱器的效率。要求：保溫性能好，即

23、材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，不吸水。底部保溫層一般35厘米厚，四周保溫層的厚度為底部的一半。材料：常用的保溫材料有巖棉、礦棉、聚苯乙烯、聚氨脂等。聚苯乙烯在溫度較高（高于70攝氏度）時(shí)會(huì)收縮，因此在使用它作保溫材料時(shí)，往往在它與吸熱板之間先放一薄層巖棉或礦棉。外殼:為了將吸熱板、蓋板、保溫層組成一個(gè)整體，并保持有一定的剛度和強(qiáng)度以便于安裝，需要有一個(gè)較為堅(jiān)固美觀的外殼，一般用鋁材、剛才、塑料、玻璃等來(lái)做成。平板型集熱器質(zhì)量的外觀檢查板芯是平板型太陽(yáng)能熱水器的核心，市場(chǎng)上的板芯主要有鋁芯、銅鋁復(fù)合、銅芯三種。銅芯的價(jià)格貴，質(zhì)量好；鋁芯的價(jià)格便宜、質(zhì)量稍差；銅鋁復(fù)合板芯的價(jià)格和質(zhì)量介于兩者之間，目前市場(chǎng)用量

24、最大。質(zhì)量好的平板型太陽(yáng)能熱水器吸熱板黑色涂層均勻、邊框四周有保溫層、玻璃蓋板的密封程度好，正常工作時(shí)，即使在夏天，其玻璃蓋板摸上去是涼的。3.2.3真空管集熱器目前，真空集熱器是一種技術(shù)先進(jìn)、使用廣泛的新型高效集熱器。真空管的構(gòu)造及其部件的作用  全玻璃真空管的構(gòu)造，由內(nèi)玻璃管、太陽(yáng)選擇性吸收涂層、真空夾層、罩玻璃管、支承件（彈簧卡子）、吸氣劑等部分組成。內(nèi)玻璃管用來(lái)作為水的流動(dòng)管道；氧化銅、黑鎳、黑鉻、黑鋅、黑銅等太陽(yáng)選擇性吸收涂料，是通過(guò)采用真空沉積、濺射技術(shù)、電化學(xué)處理等工藝均勻地涂在內(nèi)玻璃管的外表面，用來(lái)吸收太陽(yáng)輻射能；將涂有選擇性涂層的內(nèi)玻璃管封入直徑為47mm的罩玻璃內(nèi)

25、，然后將內(nèi)外玻璃管之間抽成真空，形成真空度月為0.05Pa的真空夾層，以減少由于空氣對(duì)流和傳導(dǎo)而引起的熱損失，這與熱水瓶的原理相似；全玻璃真空集熱管采用單端開口設(shè)計(jì)，通過(guò)一端內(nèi)、外管環(huán)形熔封起來(lái)，其內(nèi)管另一端是密閉半球形圓頭，彈簧卡子就是用來(lái)將該圓頭支承在罩玻璃管的內(nèi)部端，使得內(nèi)玻璃管吸收太陽(yáng)輻射而溫度升高時(shí)，玻璃圓頭形成熱膨脹的自由端，從而緩沖了熱水器工作時(shí)引起真空集熱管開口端部的熱應(yīng)力；真空管在受熱后，原來(lái)被吸附在管壁上的微量氣體（主要是水蒸氣）會(huì)釋放出來(lái)，影響真空度，吸氣劑和吸氣膜就是用來(lái)吸收這些被釋放出來(lái)的氣體，以保持集熱管內(nèi)的高真空。真空管質(zhì)量的外觀檢查真空管集熱器的黑色涂層著色應(yīng)該

26、均勻，膜層不得起皮、脫落或劃傷，否則將影響熱效率；罩玻璃管無(wú)結(jié)石、節(jié)瘤等缺陷，否則會(huì)嚴(yán)重影響真空管的耐熱沖擊、耐壓和抗冰雹襲擊等性能；底部吸氣劑表面亮如鏡面，則表明真空度高、質(zhì)量好。如吸氣劑表面發(fā)烏、發(fā)黑、發(fā)白，則說(shuō)明真空性能不良或已漏氣；對(duì)于高質(zhì)量的真空管太陽(yáng)能熱水器，即使在夏天，正常工作時(shí)，其外管摸上去是涼的。3.2.4 電磁閥電磁閥工作原理 電磁閥是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng)。電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向，工廠的機(jī)械裝置一般都由液壓鋼控制，所以就會(huì)用到電磁閥。 電磁閥的工作原理，電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，

27、兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過(guò)控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 直動(dòng)式電磁閥： 原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。 特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過(guò)25mm。 實(shí)際上，根據(jù)流過(guò)介質(zhì)的溫度，壓力等情況，比如管道有壓力和自流狀態(tài)無(wú)壓力。電磁閥的工作原理是不同的。 比如在自流狀態(tài)下需要零壓?jiǎn)?dòng)的

28、，就是通電后，線圈整個(gè)把閘體吸起來(lái)。 而有壓力狀態(tài)的電磁閥，則是線圈通電后吸出插在閘體上的一個(gè)銷子，用流體自身的壓力把閘體頂起來(lái)。 這兩種方式的不同之處是，自流狀態(tài)的電磁閥，因?yàn)榫€圈要吸起整個(gè)閘體，所以體積較大，而帶壓狀態(tài)的電磁閥，只需要吸起銷子，所以體積可以做的比較小安全性：1.腐蝕性介質(zhì)：宜選用塑料王電磁閥和全不銹鋼；對(duì)于強(qiáng)腐蝕的介質(zhì)必須選用隔離膜片式。例CD-F. Z3CF。中性介質(zhì)，也宜選用銅合金為閥殼材料的電磁閥，否則，閥殼中常有銹屑脫落，尤其是動(dòng)作不頻繁的場(chǎng)合。氨用閥則不能采用銅材。2.爆炸性環(huán)境：必須選用相應(yīng)防爆等級(jí)產(chǎn)品，露天安裝或粉塵多場(chǎng)合應(yīng)選用防水，防塵品種。3.電磁閥公稱壓

29、力應(yīng)超過(guò)管內(nèi)最高工作壓力。適用性：1.介質(zhì)特性: 1.1質(zhì)氣，液態(tài)或混合狀態(tài)分別選用不同品種的電磁閥，例ZQDF用于空氣，ZQDFY用于液體，ZQDF2（或-3）用于蒸汽，否則易引起誤動(dòng)作。ZDF系列多功能電磁閥則可通通于氣.液體。最好訂時(shí)告明介質(zhì)狀態(tài)，安裝用戶就不必再調(diào)式。 1.2介質(zhì)溫度不同規(guī)格產(chǎn)品，否則線圈會(huì)燒掉，密封件老化，嚴(yán)重影響壽命命。 1.3介質(zhì)粘度，通常在50cSt以下。若超過(guò)此值，通徑大于15mm用ZDF系列多功能電磁閥作特殊訂貨。通徑小于15mm訂高粘度電磁閥。 1.4介質(zhì)清潔度不高時(shí)都應(yīng)在電磁閥前配裝反沖過(guò)濾閥，壓力低時(shí)尚可選用直動(dòng)膜片式電磁閥作例如CDP。 1.5介質(zhì)若

30、是定向流通，且不允許倒流ZDFN和ZQDFN單需用雙向流通，請(qǐng)作特殊要求提出。 1.6介質(zhì)溫度應(yīng)選在電磁閥允許范圍之內(nèi)。2.管道參數(shù): 2.1根據(jù)介質(zhì)流向要求及管道連接方式選擇閥門通口及型號(hào)。例如，用于一條管道向兩條管道切換的，小通徑的選CA5和Z3F，中等或大通徑請(qǐng)選ZDFZ1/2。又如控制兩條管道匯流的，請(qǐng)選ZDFZ2/1等。 2.2根據(jù)流量和閥門Kv值選定公稱通徑，也可選同管道內(nèi)徑。請(qǐng)注意有的廠家未標(biāo)有Kv值，往往閥孔尺寸小于接口管徑，切不可貪圖價(jià)低而誤事。 2.3工作壓差最低工作壓差在0、04Mpa以上是可選用間接先導(dǎo)式；最低工作壓差接近或小于零的必須選用直動(dòng)式或分步直接式。電磁閥選型

31、要領(lǐng)及安裝使用電磁閥選型首先應(yīng)該依次遵循安全性，可靠性，適用性，經(jīng)濟(jì)性四大原則，其次是根據(jù)六個(gè)方面的現(xiàn)場(chǎng)工況(即管道參數(shù)、流體參數(shù)、壓力參數(shù)、電氣參數(shù)、動(dòng)作方式、特殊要求進(jìn)行選擇)。選型依據(jù)： 根據(jù)管道參數(shù)選擇電磁閥的：通徑規(guī)格(即DN)、接口方式 1、按照現(xiàn)場(chǎng)管道內(nèi)徑尺寸或流量要求來(lái)確定通徑(DN)尺寸。 2、接口方式，一般>DN50要選擇法蘭接口，DN50則可根據(jù)用戶需要自由選擇。 根據(jù)流體參數(shù)選擇電磁閥的：材質(zhì)、溫度組 1、腐蝕性流體：宜選用耐腐蝕電磁閥和全不銹鋼；食用超凈流體：宜選用食品級(jí)不銹鋼材質(zhì)電磁閥。 2、高溫流體：要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造的電磁閥，而且要選

32、擇活塞式結(jié)構(gòu)類型的。 3、流體狀態(tài)：大至有氣態(tài)，液態(tài)或混合狀態(tài)，特別是口徑大于DN25訂貨時(shí)一定要區(qū)分開來(lái)。 4、流體粘度：通常在50cSt以下可任意選擇，若超過(guò)此值，則要選用高粘度電磁閥。 根據(jù)壓力參數(shù)選擇電磁閥的：原理和結(jié)構(gòu)品種 1、公稱壓力：這個(gè)參數(shù)與其它通用閥門的含義是一樣的，是根據(jù)管道公稱壓力來(lái)定。 2、工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動(dòng)或分步直動(dòng)式原理；最低工作壓差在0.04Mpa以上時(shí)直動(dòng)式、分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式均可選用。電氣選擇：電壓規(guī)格應(yīng)盡量?jī)?yōu)先選用AC220V、DC12較為方便。根據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電 1、當(dāng)電磁閥需要長(zhǎng)時(shí)間開啟，并且持續(xù)的時(shí)

33、間多余關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)選用常開型。 2、要是開啟的時(shí)間短或開和關(guān)的時(shí)間不多時(shí)，則選常閉型。 3、但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測(cè)，則不能選常開的，應(yīng)選可長(zhǎng)期通電型。 根據(jù)環(huán)境要求選擇輔助功能：防爆、止回、手動(dòng)、防水霧、水淋、潛水。 1、爆炸性環(huán)境：必須選用相應(yīng)防爆等級(jí)的電磁閥。 2、當(dāng)管內(nèi)流體有倒流現(xiàn)象時(shí)，可選擇帶止回功能電磁閥。 3、當(dāng)需要對(duì)電磁閥進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)人工操作時(shí)，可選擇我公司帶手動(dòng)功能電磁閥。 4、露天安裝或粉塵多場(chǎng)合應(yīng)選用防水，防塵品種(防護(hù)等級(jí)在IP54以上)。 5、用于噴泉必須采用潛水型電磁閥(防護(hù)等級(jí)在IP68以上)。 電磁閥的安裝使用安裝前應(yīng)參閱該產(chǎn)品的使用說(shuō)明書,是否

34、符合你的使用要求。 管路使用之前應(yīng)沖洗干凈,介質(zhì)不清潔的應(yīng)安裝過(guò)濾器,以防止雜質(zhì)妨礙電磁閥的正常工作。 電磁閥一般是單向工作的,不能反裝,閥上箭頭是管路流體的運(yùn)動(dòng)方向,必須保持一致。 電磁閥安裝一般閥體水平,線圈垂直向上,有部分產(chǎn)品可以任意安裝,但在條件允許時(shí)最好垂直,以增長(zhǎng)使用壽命。 電磁閥在結(jié)冰場(chǎng)所重新工作時(shí)應(yīng)加熱處理,或設(shè)置保溫措施。 電磁線圈引出線(接插件)連接好后,應(yīng)確認(rèn)是否牢固,聯(lián)接電器元件觸點(diǎn)不應(yīng)抖動(dòng),松動(dòng)將引起電磁閥不工作。 連續(xù)要生產(chǎn)工作的電磁閥,最好采用旁路,便于檢修,不影響生產(chǎn)。 長(zhǎng)時(shí)間停用后的電磁閥,應(yīng)排清凝結(jié)物后方便使用;拆洗時(shí)各零件要按順序放好再恢復(fù)原狀裝好。4 控

35、制電路4.1水位測(cè)量電路 圖4.1水位測(cè)量電路4.2水溫測(cè)量電路由于DS18B20本身就可以輸出數(shù)字信號(hào)，這樣就可以起到簡(jiǎn)化電路的作用。采用單總線在簡(jiǎn)單上拉的情況下，就可以遠(yuǎn)距離的雙向傳輸數(shù)據(jù)。 圖4.2水溫測(cè)量電路4.3自動(dòng)加熱加水電路圖4.3.1加熱電路圖4.3.2加水電路4.4總電路 圖4.4 總電路 5 程序設(shè)計(jì)5.1主程序設(shè)計(jì)EXTRN CODE(RESET_1820 , WRITE_1820, READ_1820);加入此語(yǔ)句后，應(yīng)用程序就可以引用驅(qū)動(dòng)程序軟件包了 EXTRN CODE(HOT_START,CHECK_BUSY,CLR_LCD,WRITE_IR,WRITE_DR);

36、加入此語(yǔ)句后，應(yīng)用程序就可以引用驅(qū)動(dòng)程序軟件包了 TEMP_ZH EQU 24H ;實(shí)時(shí)溫度值存放單元，用來(lái)和報(bào)警值進(jìn)行比較TEMPL EQU 25H ;低溫度值存放單元 TEMPH EQU 26H ;高溫度值存放單元TEMP_TH EQU 27H ;高溫報(bào)警值存放單元 TEMP_TL EQU 28H ;低溫報(bào)警值存放單元 DQ BIT P3.7 ;DS18B20數(shù)據(jù)腳定義TEMPHC EQU 32H ;溫度轉(zhuǎn)換低8位緩沖區(qū)TEMPLC EQU 33H ;溫度轉(zhuǎn)換高8位緩沖區(qū)DISP_BUF EQU 34H ; DISP_BUF為顯示緩沖區(qū)小數(shù)位，DISP_BUF+1為顯示緩沖區(qū)個(gè)數(shù)位;DIS

37、P_BUF+2為顯示緩沖區(qū)十位，DISP_BUF +3為顯示緩沖區(qū)百位 K1 BIT P1.4;水位下限開關(guān) K2 BIT P1.5;水位上限開關(guān) RELAY_HOT BITP2.3;加熱控制 RELAY_MOTORBITP2.4;水位控制 LCD_RS BIT P2.0 ;1602定義 LCD_RW BIT P2.1 LCD_E BIT P2.2DB0_DB7 EQU P0 FLAG EQU 20H.0 ;DS18B20是否存在標(biāo)記 ORG 0000H ;主程序入口地址 AJMP MAIN ;轉(zhuǎn)主程序MAINORG 0030H;主程序從0030H開始;以下是主程序MAIN: MOV SP,

38、#50H ;堆棧初始化 CLR LCD_E CALL HOT_START ;初始化 LCD MOVTEMP_TH,#100;賦報(bào)警溫度初值 MOVTEMP_TH,#50 ACALL WR_THTL ;將報(bào)警上下限值寫入暫存寄存器START: ACALL RESET_1820 ;18B20復(fù)位子程序 JNB FLAG, DS18B20_ERR ;DS1820不存在,跳轉(zhuǎn)到DS18B20_ERR ACALL MENU_OK ;顯示OK菜單 ACALL RE_THTL ;把EEROM里溫度報(bào)警值拷貝回暫存器MOV A, #0CBH ;11001011指向第二行第11列 ACALL TEMP_SIGN

39、 ;顯示溫度符號(hào)°C AJMP TEMP_OK;跳轉(zhuǎn)到TEMP_OK進(jìn)行溫度處理DS18B20_ERR:ACALL MENU_ERROR ;顯示"ERROR"菜單 MOV A, #0CBH ;11001011指向第二行第11列ACALL TEMP_SIGN ;顯示溫度標(biāo)記 JMP $TEMP_OK: ACALL GET_TEMP;調(diào)讀取溫度數(shù)據(jù)子程序 ACALL TEMP_PROC ;調(diào)溫度BCD碼處理子程序 ACALL BCD_REFUR ;調(diào)溫度BCD碼刷新子程序 ACALL CONV ;調(diào)溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序 ACALL TEMP_COMP ;調(diào)實(shí)際溫度值與標(biāo)

40、記溫度值比較子程序 ACALL SHUIWEI_KEY ;調(diào)水位開關(guān)掃描子程序 SJMPTEMP_OK;跳轉(zhuǎn)到TEMP_OK繼續(xù)循環(huán);以下是讀取溫度數(shù)據(jù)子程序GET_TEMP: ACALL RESET_1820 ;18B20復(fù)位子程序 JNB FLAG, DS18B20_ERR ;DS1820不存在 MOV A,#0CCH ;跳過(guò)ROM匹配 ACALL WRITE_1820 ;寫入子程序 MOV A,#44H ;發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 ACALL WRITE_1820 ;調(diào)寫入子程序 ACALL RESET_1820 ;調(diào)復(fù)位子程序 MOV A,#0CCH ;跳過(guò)ROM匹配 ACALL WRITE_

41、1820 ;寫入子程序 MOV A,#0BEH ;發(fā)出讀溫度命令 ACALL WRITE_1820 ;寫入子程序 ACALL READ_1820 ;調(diào)用讀入子程序 RET;以下是水位開關(guān)掃描子程序SHUIWEI_KEY:JBK1,KEY_RET;判斷水位下限開關(guān)是否閉合，沒有閉合退出CLRRELAY_MOTOR;閉合，開水位電機(jī)JNBK2,KEY_RET;判斷水位上限開關(guān)是否閉合，沒有閉合退出SETBRELAY_MOTOR;閉合，關(guān)水位電機(jī)KEY_RET: RET;退出水位開關(guān)掃描;以下是實(shí)際溫度值與標(biāo)記溫度值比較子程序TEMP_COMP:MOV A,TEMP_TH ;TH報(bào)警值送A SUBB

42、 A,TEMP_ZH ;TH減實(shí)際值 JC H_ALARM ;借位標(biāo)志位C=1，說(shuō)明實(shí)際值大于報(bào)警值TH,轉(zhuǎn)TCL1 MOV A,TEMP_ZH;實(shí)際值送A SUBB A,TEMP_TL ;實(shí)際值減TL JC L_ALARM ;借位標(biāo)志位C=1，說(shuō)明實(shí)際值小于報(bào)警值TL,轉(zhuǎn)L_ALARMMOV A,#11001110B ;定位在第2行第14列 ACALL WRITE_IR ;寫入命令 MOV A,#20H;20H為空字符 ACALL WRITE_DR ;寫入空字符MOV A,#20H;20H為空字符 ACALL WRITE_DR ;寫入空字符 AJMP COMP_RET;退出 H_ALARM:

43、ACALL OVER_HIGHT ;調(diào)顯示過(guò)溫符號(hào)子程序 SETB RELAY_HOT ;繼電器關(guān)閉,停止加熱 AJMP COMP_RET;退出L_ALARM: ACALL OVER_LOW ;調(diào)顯示低溫符號(hào)子程序CLR RELAY_HOT ;繼電器吸合,開始加熱 COMP_RET: RET;以下是顯示高溫標(biāo)記子程序OVER_HIGHT:MOV A,#11001110B;在第2行第14列顯示 ACALL WRITE_IR;寫指令MOV DPTR,# H_SIGN;將H_SIGN的入口地址裝入DPTRLCALL DISP_STR;調(diào)字符串顯示子程序RET;以下是顯示低溫標(biāo)記子程序OVER_LOW

44、:MOV A,#11001110B;在第2行第14列顯示 ACALL WRITE_IR;寫指令MOV DPTR,#L_SIGN;將L_SIGN的入口地址裝入DPTRLCALL DISP_STR;調(diào)字符串顯示子程序RET;以下是高溫標(biāo)記、低溫標(biāo)志和加熱標(biāo)記顯示碼H_SIGN: DB ">H",00HL_SIGN: DB "<L",00H;以下是報(bào)警上下限值寫入暫存器子程序WR_THTL: JB FLAG,WR_T ;若FLAG=1說(shuō)明DS18B20存在,跳轉(zhuǎn)到WR_T AJMP WRTHTL_RET;若FLAG=0,說(shuō)明DS18B20不存在,退

45、出WR_T: ACALL RESET_1820;復(fù)位 MOV A,#0CCH ;跳過(guò)ROM匹配 LCALL WRITE_1820;寫DS18B20 MOV A,#4EH ;寫暫存寄存器 LCALL WRITE_1820;寫DS18B20 MOV A,TEMP_TH ;送報(bào)警上限TH LCALL WRITE_1820;寫DS18B20 MOV A,TEMP_TL ;送報(bào)警下限TL LCALL WRITE_1820;寫DS18B20 MOV A,#7FH ;配置寄存器設(shè)置為12位精度 LCALL WRITE_1820;寫DS18B20WRTHTL_RET:RET;以下是報(bào)警值拷貝到EEROM子程序

46、WR_EEPROM: ACALL RESET_1820;復(fù)位DS18B20 MOV A,#0CCH ;跳過(guò)ROM匹配 LCALL WRITE_1820;寫DS18B20 MOV A,#48H ;拷貝到EEROM LCALL WRITE_1820;寫DS18B20 RET;以下是報(bào)警值拷貝回暫存器子程序RE_THTL: ACALL RESET_1820;復(fù)位DS18B20 MOV A,#0CCH ;跳過(guò)ROM匹配 LCALL WRITE_1820;寫DS18B20 MOV A,#0B8H ;把EEROM里的溫度報(bào)警值拷貝回暫存器 ACALL WRITE_1820;寫DS18B20 RET;以下是

47、溫度BCD碼處理子程序TEMP_PROC: MOV A,TEMPH ;判溫度是否零下 ANL A,#80H;取出最高位 JZ TC1 ;若A為0,說(shuō)明溫度為零上,轉(zhuǎn)TC1 CLR C;若A為1,說(shuō)明溫度為零下,C清0 MOV A,TEMPL ;溫度值低位TEMPL送A CPL A ; TEMPL取反 ADD A,#01H; TEMPL取反加1 MOV TEMPL,A;取反加1后再送回TEMPL MOV A,TEMPH; TEMPH送A CPL A; TEMPH取反 ADDC A,#00H; TEMPH加上進(jìn)位位 MOV TEMPH,A;A的值送回TEMPH SJMP TC2;跳轉(zhuǎn)到TC2TC1: MOV TEMPHC,#0AH ;將0A