太陽能熱水器控制器

太陽能是目前最為“干凈”的能源之一。隨著消費者環(huán)保和綠色意識的提高，太陽能熱水器已經(jīng)開始走進千家萬戶。這里介紹一種低成本、高性能、全自動的太陽能熱水器控制器。它用數(shù)字方式顯示水溫、水位；全自動水位控制，水位低于規(guī)定值報警并自動上水，上水到規(guī)定水位時自動停止上水（水位的上限可由用戶自行設(shè)定。設(shè)定參數(shù)具有斷電保護，重新上電不需要用戶再設(shè)定）；水位界于高低水位之間時，可以通過觸摸鍵手動上水、停水；當(dāng)水壓不足時，自動控制增壓泵投入工作，避免因水壓不足導(dǎo)致上水失?。蝗詣拥臏囟瓤刂?，禁止高溫空曬后進水，可以防止真空管因突然注入冷水而爆裂。
　　控制器的電路圖如附圖所示。上述控制功能使用ＭＣＵ實現(xiàn)，我們根據(jù)前面規(guī)定的任務(wù)要求，選用了ＳＯＮＩＸ公司的ＳＮ８Ｐ１７０６。ＳＮ８Ｐ１７０６片內(nèi)資源包括：８路１２位ＡＤＣ；１路７位ＤＡＣ；３０位數(shù)字Ｉ／Ｏ（ＳＮ８Ｐ１７０８有３３位Ｉ／Ｏ）；３個定時計數(shù)器；２個８位ＰＷＭ信號輸出；７個中斷源；１個串行口；１個監(jiān)視定時器，８層堆棧；４Ｋ×１６ｂｉｔ ＯＴＰ ＲＯＭ作程序存儲器；２５６×８ｂｉｔＲＡＭ數(shù)據(jù)存儲器；其Ｉ／Ｏ口的最大驅(qū)動電流１５ｍＡ，可直接驅(qū)動ＬＥＤ。使用ＳＮ８Ｐ１７００系列ＭＣＵ，僅僅配以少量的外圍電路即可實現(xiàn)大部分民用產(chǎn)品的智能化。太陽能熱水器控制器選用ＳＮ８Ｐ１７０６，不失為一個低成本、高性能的解決方案。
　　系統(tǒng)輸入信號有：６個液位信號、１個溫度信號、４個觸摸鍵；輸出信號有：４位ＬＥＤ數(shù)碼管分時顯示當(dāng)前溫度和液位，３個位輸出控制繼電器分別控制上水電磁閥、加熱泵、增壓泵，１個位輸出控制蜂鳴器作為低水位報警信號和其他異常情況報警，２個位輸出指示上水、加熱狀態(tài)。用戶設(shè)定項目有水位上限、熱水溫度、上水定時、加熱定時。設(shè)定參數(shù)用ＥＥＰＲＯＭ保存，停電后參數(shù)無需重新設(shè)定。系統(tǒng)具有故障自檢功能，電磁閥、加壓泵在停水時會自動切斷，水位傳感器有故障時禁止上水，以免上水時溢出。
　　液位傳感器采用ＡＴＳ１７３型霍爾元件，若干霍爾元件固定在一個垂直導(dǎo)槽上，浮子帶動磁鋼沿導(dǎo)槽移動，霍爾元件的輸出經(jīng)過一個電阻網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成不同的電壓，經(jīng)ＡＤＣ通道送入ＭＣＵ。這樣，僅用一個ＡＤＣ通道可以實現(xiàn)多路數(shù)字信號的輸入。溫度傳感器采用負溫度（ＮＴＣ）型通用熱敏電阻，信號經(jīng)另一路ＡＤＣ輸入ＭＣＵ。保存設(shè)定參數(shù)的ＥＥＰＲＯＭ采用ＨＴ９３ＬＣ４６，采用串行方式與ＭＣＵ接口，整個控制器的硬件及對ＭＣＵ的資源要求降到最低。ＭＣＵ根據(jù)檢測到的水位信號、水箱溫度信號，以及用戶的設(shè)定或操作，通過軟件進行數(shù)值計算和邏輯運算，以確定當(dāng)前應(yīng)該進行的操作，并通過輸出口控制進水閥、加壓泵、加熱泵的狀態(tài)，以實現(xiàn)要求的控制功能。由于ＳＮ８Ｐ１７０６的Ｉ／Ｏ口驅(qū)動能力可高達１５ｍＡ，采用高亮度的ＬＥＤ顯示無須再使用驅(qū)動器件，可以由ＳＮ８Ｐ１７０６的Ｉ／Ｏ口直接驅(qū)動。
　　本機采用專用單片機ＳＮ８Ｐ１７０６實現(xiàn)。由于ＳＮ８Ｐ１７０６的優(yōu)良性能，除了ＭＣＵ之外僅僅使用少量必需的外圍器件。與通用單片機相比，無須擴展ＡＤＣ、顯示驅(qū)動電路，不但節(jié)約了硬件成本，也簡化了電路，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，軟件任務(wù)也得到了一定的減少。從成本、性能等方面全方位地體貼用戶，這里介紹的低成本、高性能的太陽能熱水器控制器為目前性能價格比最高的方案之一。它不但可以被熱水器生產(chǎn)廠家直接采用，也可以供電子設(shè)計愛好者設(shè)計制作參考。
　　控制器的操作使用方式自然合理。Ｓ１用來切換操作狀態(tài)?？刂破饔小爸苯涌刂啤焙汀皡?shù)修改”兩種工作狀態(tài)。按Ｓ１鍵顯示“００”，控制器進入“直接控制”狀態(tài)，顯示“０１”、“０２”、“０３”、“０４”分別表示“設(shè)定水位上限”、“設(shè)定定時上水時間”、“設(shè)定定時加熱時間”、“設(shè)定加熱溫度”。
　　進入“參數(shù)修改”狀態(tài)后，Ｓ２、Ｓ３用來修改規(guī)定的參數(shù)，Ｓ１接受本次修改，并切換到下一個參數(shù)，Ｓ４取消本次修改。進入“直接控制”后，Ｓ２用來手動上水，Ｓ３用來手動加熱，Ｓ４用來停止加熱或上水；若水位已經(jīng)超過設(shè)定水位上限，或水溫已經(jīng)超過設(shè)定溫度，“直接控制”將不起作用。
　　設(shè)定水位上限：控制器可以監(jiān)測６個水位，上限水位可以由用戶設(shè)置，水位上限設(shè)置范圍為位置３、４、５、６。
　　設(shè)定定時上水時間：每天在規(guī)定時間檢查水位，并上滿。若設(shè)定時間為００或大于等于２４，則取消自動定時上水。
　　設(shè)定定時加熱時間：每天在規(guī)定時間檢查水溫，若水溫低于設(shè)定溫度，則接通電加熱器，將水溫加熱到設(shè)定溫度。若設(shè)定時間為００或大于等于２４，則取消自動定時加熱。
　　設(shè)定加熱溫度：定時加熱溫度也可以由用戶設(shè)定，可設(shè)定范圍為２０℃～６０℃。

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