太陽能熱水器信號傳輸方法及傳輸裝置的製作方法

2023-09-12 08:09:30 2

專利名稱：太陽能熱水器信號傳輸方法及傳輸裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及信息傳輸方法及裝置，具體地說，是涉及一種太陽能熱水器傳輸信號 的方法及裝置，屬於太陽能熱水器技術領域。
背景技術：
現有太陽能熱水器一般都配置有室內控制器，可以實現自動上水，並用來顯示熱 水器水箱內的水位、水溫等參數信息，便於用戶隨時掌握水箱中的水的狀態。此外，為便於 在環境溫度較低、陽光不充足的情況下仍能保證太陽能熱水器中水的溫度滿足需求，或者 防止上水管凍裂，通過為熱水器設置輔助電加熱裝置。水溫、水位等參數的檢測和傳輸採用弱電供電，且需要採用專用的傳輸線路從水 箱傳輸至室內控制器。輔助電加熱裝置採用強電供電，也需要鋪設一套專用的傳輸線路。這 樣一來，對於兼具室內控制器和輔助電加熱的太陽能熱水器，需要鋪設兩套傳輸線路，不僅 對施工場所要求較高，施工安裝比較麻煩，且由於弱電和強電一起鋪設，若線路發生破損， 極容易把強電串到弱電線路中，燒壞弱電線路及其相關部件，影響熱水器的正常使用。

發明內容
本發明的目的之一在於提供一種太陽能熱水器信號傳輸方法，利用電力線纜分時 傳輸供電電源和水溫、水位等參數信號，能夠減少熱水器安裝所需的線路，簡化施工安裝過程。為實現上述發明目的，本發明採用下述技術方案予以實現一種太陽能熱水器信號傳輸方法，所述太陽能熱水器具有電加熱裝置，以及通過 電力線纜相連接的室內控制器和室外控制器；所述電力線纜用於分時傳輸供電電源和參數信號，具體為在供電模式下，室內控制器通過所述電力線纜為室外控制器及電加熱裝置提供電 源；在通訊模式下，室外控制器通過所述電力線纜為室內控制器傳輸參數信號。採用上述方法進行信號傳輸時，可以利用較少的電纜分時來傳輸不同的信號，減 少了傳輸線的數量，方便了太陽能熱水器的施工安裝，降低了成本。如上所述的信號傳輸方法，熱水器通過下述方法實現供電模式和通訊模式之間的 切換由供電模式切換到通訊模式的過程為所述室內控制器斷開為所述室外控制器及 電加熱裝置提供電源的室內供電電路，將所述電力線纜連接至所述室內控制器中的室內通 訊電路；所述室外控制器在檢測到所述電力線纜斷電後，將所述電力線纜連接至室外控制 器中的室外通訊電路，並通過所述室外通訊電路及所述電力線纜傳輸參數信號至所述室內 通訊電路；從通訊模式切換到供電模式的過程為所述室外控制器在發送完參數信號後，將所述電力線纜連接至所述室外控制器中的室外供電電路；所述室內控制器在接收到參數信 號後，將所述電力線纜連接至所述室內供電電路，並通過所述室內供電電路及所述電力線 纜為所述室外控制器供電。供電模式切換到通訊模式時，室內控制器先斷開供電電路，然後室外控制器再將 電力電纜連接至通訊電路進行通訊，而在由通訊模式切換到供電模式時，室外控制器端的 電力電纜先連接供電電路，然後室內控制器端的電力電纜再連接供電電路進行供電，可有 效防止強電串入室外控制器端的弱電電路中，保證電路的安全。如上所述的信號傳輸方法，為進一步避免強電串入弱電電路中，所述室內控制器 在接收到參數信號後，先延時一段時間，然後再將所述電力線纜連接至所述室內供電電路。如上所述的信號傳輸方法，由所述室內控制器根據通訊間隔時間是否到達確定熱 水器是否由供電模式切換到通訊模式，從而實現不同模式間的自動切換。如上所述的信號傳輸方法，為避免在不同模式間頻繁切換，又能保證用戶及時了 解水箱中水的狀態，熱水器處於上水狀態時的通訊間隔時間為tl，熱水器處於電加熱狀態 時的通訊間隔時間為t2，熱水器未上水且未電加熱時的通訊間隔時間為t3，則有tl < t2 < t3。本發明的目的之二是提供一種太陽能熱水器信號傳輸裝置，以解決現有傳輸裝置 線路複雜、施工不便、成本較高的問題。為實現上述發明目的，本發明採用下述技術方案予以實現一種太陽能熱水器信號傳輸裝置，包括電加熱裝置、室內控制器和室外控制器，室 內控制器和室外控制器通過分時傳輸供電電源和參數信號的電力線纜相連接；在供電模式 下，室內控制器通過所述電力線纜為室外控制器及電加熱裝置提供電源；在通訊模式下，室 外控制器通過所述電力線纜為室內控制器傳輸參數信號。利用上述裝置進行信號傳輸時，可以應用較少的電纜分時來傳輸不同的信號，減 少了傳輸線的數量，方便了太陽能熱水器的施工安裝，降低了成本。如上所述的信號傳輸裝置，為便於實現不同模式的自動切換，所述室內控制器包 括有室內供電電路單元、室內主控單元，以及與所述室內主控單元相連接的室內通訊電路 單元和室內切換電路單元；所述室外控制器包括有室外供電電路單元、室外主控單元，以及 與所述室外主控單元相連接的室外通訊電路單元和室外切換電路單元；所述電力電纜一方面通過所述室內切換電路單元選擇連接所述室內供電電路單 元或所述室內通訊電路單元，另一方面通過所述室外切換電路單元選擇連接所述室外供電 電路單元或所述室外通訊電路單元。如上所述的信號傳輸裝置，所述室內外切換電路單元或室外切換電路單元均包括 有雙刀雙擲繼電器，繼電器的線圈連接驅動三極體後連接在電源和所述室內主控單元或室 外主控單元的切換控制信號輸出端之間；電力電纜中的火線和零線分別對應連接繼電器的 雙刀雙擲開關中的一個公共端，每個公共端對應的兩個活動觸點分別連接所述室內供電電 路單元或所述室外供電電路單元及所述室內通訊電路單元或所述室外通訊電路單元。如上所述的信號傳輸裝置，為實現通信模式下室外控制器的正常、簡單供電，所述 室外控制器包括有備用供電單元，用於在通訊模式下為室外控制器中需供電的單元進行供電。
如上所述的信號傳輸裝置，為實現室外控制器跟隨室內控制器的動作從供電模式 自動切換到通訊模式，所述室外控制器中還包括有用於檢測所述電力電纜是否斷電的強電 檢測電路單元，其信號檢測端連接所述電力電纜，其信號輸出端連接所述室外主控單元。


圖1是本發明太陽能熱水器信號傳輸方法一個實施例的基本流程圖；圖2是圖1實施例中室內控制器的工作流程圖；圖3是圖1實施例中室外控制器的工作流程圖；圖4是本發明太陽能熱水器信號傳輸裝置一個實施例的基本原理框圖；圖5是圖4實施例中室內控制器的具體原理框圖；圖6是圖4實施例中室外控制器的具體原理框圖；圖7是圖6中室外切換電路單元的電路原理圖；圖8是圖6中強電檢測電路單元的電路原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的技術方案作進一步詳細的說明。參見圖1至圖3示出的本發明太陽能熱水器信號傳輸方法一個實施例的流程圖。 其中，圖1為該實施例的基本流程圖，圖2為室內控制器的工作流程圖，圖3則是室外控制 器的工作流程圖。該實施例的信號傳輸方法所對應的太陽能熱水器具有電加熱裝置、室內控制器及 室外控制器。室內控制器設置在用戶室內，方便用於操作和查看；而室外控制器設置在熱水 器集熱器及集熱水箱一側。如圖1所示，該實施例太陽能熱水器信號傳輸方法的基本流程 如下S11 首先，利用電力線纜連接室內控制器和室外控制器，該電力線纜用於分時傳 輸供電電源和參數信號。S12 判斷熱水器是否處於供電模式。若是，執行步驟S14 ；若否，執行步驟S13。S13 在熱水器為非供電模式時，判斷其是否處於通訊模式。若是，執行步驟S15 ； 若否，轉至步驟S16，退出。S 14 在熱水器處於供電模式狀態時，則室內控制器將通過電力線纜為室外控制 器及電加熱裝置供電。S15:在熱水器處於通訊模式狀態時，室外控制器將通過電力線纜為室內控制器傳 輸水溫、水位等參數信號。S16 退出信號傳輸過程。採用上述方法進行信號傳輸時，可以利用較少的電纜分時來傳輸不同的信號，減 少了傳輸線的數量，方便了太陽能熱水器的施工安裝，降低了成本。在由供電模式向通訊模式切換時，該實施例採用室內控制器主動從供電模式轉為 通訊模式，室外控制器根據室內控制器的動作完成從供電模式向通訊模式的切換；而由通 訊模式向供電模式切換時，該實施例採用室外控制器主動進行切換、而室內控制器根據室 外控制器的切換動作完成相應過程的切換。下面結合圖2和圖3的工作流程圖，詳細描述熱水器在供電模式和通訊模式間進行切換的具體過程。如圖2所示，該實施例中的室內控制器的具體工作過程如下S21 室內控制器系統初始化。S22:室內控制器處理其他操作，如按鍵輸入、輸出顯示、上水或供電等操作。S23 判斷通訊間隔是否到達。若是，執行步驟S24 ；若否，轉至步驟S22繼續處理 其他操作。該實施例的室內控制器將根據通訊間隔時間是否到達作為確定熱水器是否切換 到通訊模式的依據，如果到達通訊間隔時間，則室內控制器自動切換到通訊模式。對於通訊間隔時間的確定，既要考慮到硬體電路的使用壽命，避免頻繁切換，又要 保證及時進行通訊，以便用戶隨時了解水箱的水位、水溫等信息。一般來說，熱水器處於上 水狀態時的通訊間隔時間為tl，處於電加熱狀態時的通訊間隔時間為t2，未上水且未電加 熱時的通訊間隔時間為t3，則有tl < t2 < t3。例如，可設定tl為20s, t2為60s, t3為 30minoS24:在到達通訊間隔時間後，室內控制器斷開為室外控制器及電加熱裝置提供電 源的室內供電電路，將與其連接的電力線纜連接至室內控制器中的室內通訊電路，實現室 內控制器從供電模式到通訊模式的切換。S25 等待接收室外控制器發送來的水溫、水位等參數信號。S26 判斷參數信號是否接收完畢。若接收完畢，執行步驟S27 ；若未接收完畢，繼 續執行參數信號接收過程。S27 在接收完參數信號後，延時一段時間，如3s，以確保室外控制器完全切換到 供電模式，防止強電串入至弱電電路中；然後室內控制器將與其連接的電力線纜連接到室 內供電電路，完成室內控制器從通訊模式到供電模式的切換。在切換到供電模式之後，室內控制器轉至步驟S22繼續處理其他操作，然後在到 達下一個通訊時間時，繼續執行上述的通訊過程。結合上述室內控制器的工作過程，該實施例中的室外控制器的具體工作過程如圖 3所示，具體為S31 室外控制器系統初始化。S32 室外控制器檢測水箱中的水位信息及水溫信息。S33:判斷與其連接的電力線纜是否斷電。若是，執行步驟S34;若否，說明未進入 通訊模式，繼續檢測水溫和水位信息。S34:若室外控制器檢測到電力線纜斷電，說明室內控制器已將室內側的電力線纜 連接到室內通訊電路，從供電模式切換到了通訊模式，要求與室外控制器進行參數信號的 通訊。此時，室外控制器將室外側電力線纜連接至室外控制器中的室外通訊電路，實現室外 控制器從供電模式向通訊模式的切換，並建立與室內控制器的通訊線路。S35 室外控制器通過室外通訊電路及電力線纜向室內通訊電路發送參數信號，供 室內控制器接收和使用。S36 判斷參數信號是否發送完畢。若發送完畢，執行步驟S37 ；若否，繼續發送參 數信號。S37:室外控制器在發送完參數信號後，將斷開室外側電力線纜與室外通訊電路的連接，而將電力電纜連接至室外控制器中的室外供電電路，實現室外控制器從通訊模式向 供電模式的切換，然後繼續檢測水箱水位和水溫信息。由於室外控制器在發送完信號後立即轉入了供電模式，而室內控制器是在接收完 參數信號、並延時一段時間後才切換到供電模式，因此，利用這段時間差，可以有效防止強 電對弱電電路的影響，保證電路的安全。圖4至圖8示出了本發明太陽能熱水器信號傳輸裝置的一個實施例。其中，圖4 是該實施例的基本原理框圖，圖5是該實施例中室內控制器的具體原理框圖，圖6是該實施 例中室外控制器的具體原理框圖，而圖7是圖6中室外切換電路單元的電路原理圖，圖8是 圖6中強電檢測電路單元的電路原理圖。如圖4所示，該實施例的太陽能熱水器信號傳輸裝置包括室內控制器41、室外控 制器42及電加熱裝置43。室內控制器41設置在用戶室內，方便用於操作和查看；室外控 制器42設置在熱水器集熱器及集熱水箱一側，且兩者通過分時傳輸供電電源和參數信號 的電力線纜44相連接。具體的，在供電模式下，室內控制器41通過電力線纜44為室外控 制器42及電加熱裝置43提供電源；在通訊模式下，室外控制器42通過電力線纜44為室內 控制器41傳輸參數信號。利用上述裝置進行信號傳輸時，可以應用較少的電纜分時來傳輸不同的信號，減 少了傳輸線的數量，方便了太陽能熱水器的施工安裝，降低了成本。為便於熱水器在不同模式間進行自動切換，室內控制器41和室外控制器42分別 採用圖5和圖6所示結構的原理框圖。如圖5所示，室內控制器41包括有室內主控單元411、室內供電電路單元412，以 及與室內主控單元411相連接的室內通訊電路單元413和室內切換電路單元414。在室內 側，電力線纜44通過室內切換電路單元414選擇連接室內供電電路單元412或室內通訊電 路單元413。具體的，在室內控制器41處於供電模式時，電力線纜44連接室內供電電路單 元412，以便通過電力線纜44為室外控制器42及電加熱裝置43提供電源；在室內控制器 41處於通訊模式時，電力電纜44連接室內通訊電路單元413，以便通過電力線纜44接收室 外控制器42傳輸的參數信號。此外，室內控制器41還包括有按鍵輸入單元415和輸出顯示單元417，室內主控單 元411通過輸入信號檢測單元416接收按鍵輸入單元415的按鍵輸入信息，並通過輸出控 制單元418控制輸出顯示單元417。室內主控單元411作為室內控制器41的控制核心，可採用單片機來實現。室內供 電電路單元412可採用開關電源來實現，一方面為室內控制器41中需供電的單元供電，另 一方面為室外控制器42及電加熱裝置43供電。按鍵輸入單元415、輸入信號檢測單元416、 輸出顯示單元417及輸出控制單元418均可採用目前常用的電路結構來實現。室內通訊電 路單元413可採用電流環、RS232或RS485等通訊電路來實現。如圖6所示，室外控制器42包括有室外主控單元421、室外供電電路單元422，以 及與室外主控單元421相連接的室外通訊電路單元423和室外切換電路單元424。在室外 側，電力線纜44通過室外切換電路單元424選擇連接室外供電電路單元422或室外通訊電 路單元423。具體的，在室外控制器42處於供電模式時，電力線纜44連接室外供電電路單 元422，以便通過電力線纜44接收室內控制器41提供的電源；在室外控制器42處於通訊模式時，電力電纜44連接室外通訊電路單元423，以便通過電力線纜44為室內控制器41傳
輸參數信號。為實現通信模式下室外控制器42的正常、簡單供電，室外控制器41還包括有備用 供電單元425，用於在通訊模式下為室外控制器41中需供電的單元進行供電。備用供電單 元425的充電端連接室內供電電路單元422，在供電模式下，可通過室內供電電路單元422 為備用供電單元425充電。為實現室外控制器42跟隨室內控制器41的動作從供電模式自動切換到通訊模 式，室外控制器42中還包括有用於檢測電力電纜44是否斷電的強電檢測電路單元427，其 信號檢測端連接到電力電纜44，或者通過室外切換電路單元424連接電力電纜44，而其信 號輸出端連接室外主控單元421。此外，室外主控單元421上還連接有電加熱控制電路單元426，用於對電加熱裝置 43進行控制。室外主控單元421作為室外控制器42的控制核心，可採用單片機來實現。室外供 電電路單元422可採用開關電源來實現，一方面為室外控制器42中需供電的單元供電，另 一方面可為備用供電單元425充電。室外通訊電路單元423可採用電流環、RS232或RS485 等通訊電路來實現。電加熱控制電路單元426也可採用常用的控制電路結構來實現。上述室內切換電路單元414及室外切換電路單元424可以採用繼電器來實現。下 面結合圖7，以室外切換電路單元424為例，描述切換電路的具體電路原理圖。如圖7所示的室外切換電路，包括有雙刀雙擲繼電器J1，繼電器的線圈並聯反向 防擊穿二極體D2後，一端連接電源VDD，一端連接驅動三極體Q1的集電極。三極體Q1的基 極通過限流電阻R4連接室外主控單元421發出的切換控制信號，而Q1的發射極接地。電力 電纜中的火線L和零線N分別對應連接繼電器J1的雙刀雙擲開關中的公共端a和d ；公共 端a對應的兩個活動觸點b和c分別連接室外供電電路單元422和室外通訊電路單元423 ； 公共端d對應的兩個活動觸點e和f分別連接室外供電電路單元422和室外通訊電路單元 423。三極體Q1在室外主控單元421發出的不同電平的切換控制信號的作用下導通或 關斷，進而驅動繼電器J1，使得繼電器J1的開關中的公共端分別與不同的活動觸點連接， 進而將電力線纜選擇性連接在室外供電電路單元422或室外通訊電路單元423上，實現在 切換控制信號的控制下，電力線纜在供電電路與通訊電路之間的選擇連接。此外，在該電路結構中，為避免發生誤動作而導致強電燒壞弱電線路，在繼電器活 動觸點c、f與室外通訊電路單元423之間分別連接有自恢復保險絲F1和F2，且在兩支路 間並聯有穩壓管D2。由於熱水器上水或電加熱時所需的時間較短，且不是經常性進行，因此，大多數時 候繼電器是不帶負載進行切換，能夠確保繼電器的使用壽命。上述實施例中，室外控制器42中的強電檢測電路單元427可通過光電耦合器來實 現，具體電路原理如圖8所示。在圖8所示的強電檢測電路中，包括有光電耦合器Ul，U1中的發光二極體的陽極 通過限流電阻R1連接電力電纜火線L，其陰極通過保護二極體D1連接電力電纜零線N ；光 電耦合器U1中的三極體的集電極通過電阻網絡R2和R3輸出相應的強電檢測信號至室外主控單元421。電力電纜正常供電時，該檢測電路將通過三極體輸出50Hz的方波信號至室 外主控單元421。若電力電纜斷電，該檢測電路將輸出高電平信號，室外主控單元421根據 檢測的信號電平便可判斷電力電纜是否斷電。 以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其進行限制；儘管參照前述實 施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的普通技術人員來說，依然可以對前述實施 例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或替 換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明所要求保護的技術方案的精神和範圍。
權利要求
一種太陽能熱水器信號傳輸方法，其特徵在於，太陽能熱水器具有電加熱裝置，以及通過電力線纜相連接的室內控制器和室外控制器；所述電力線纜用於分時傳輸供電電源和參數信號，具體為在供電模式下，室內控制器通過所述電力線纜為室外控制器及電加熱裝置提供電源；在通訊模式下，室外控制器通過所述電力線纜為室內控制器傳輸參數信號。
2.根據權利要求1所述的信號傳輸方法，其特徵在於，熱水器通過下述方法實現供電 模式和通訊模式之間的切換由供電模式切換到通訊模式的過程為所述室內控制器斷開為所述室外控制器及電加 熱裝置提供電源的室內供電電路，將所述電力線纜連接至所述室內控制器中的室內通訊電 路；所述室外控制器在檢測到所述電力線纜斷電後，將所述電力線纜連接至室外控制器中 的室外通訊電路，並通過所述室外通訊電路及所述電力線纜傳輸參數信號至所述室內通訊 電路；從通訊模式切換到供電模式的過程為所述室外控制器在發送完參數信號後，將所述 電力線纜連接至所述室外控制器中的室外供電電路；所述室內控制器在接收到參數信號 後，將所述電力線纜連接至所述室內供電電路，並通過所述室內供電電路及所述電力線纜 為所述室外控制器供電。
3.根據權利要求2所述的信號傳輸方法，其特徵在於，所述室內控制器在接收到參數 信號後，先延時一段時間，然後再將所述電力線纜連接至所述室內供電電路。
4.根據權利要求2或3所述的信號傳輸方法，其特徵在於，由所述室內控制器根據通訊 間隔時間是否到達確定熱水器是否由供電模式切換到通訊模式。
5.根據權利要求4所述的信號傳輸方法，其特徵在於，熱水器處於上水狀態時的通訊 間隔時間為tl，熱水器處於電加熱狀態時的通訊間隔時間為t2，熱水器未上水且未電加熱 時的通訊間隔時間為t3，則滿足tl < t2 < t3。
6.一種太陽能熱水器信號傳輸裝置，其特徵在於，包括電加熱裝置、室內控制器和室外 控制器，室內控制器和室外控制器通過分時傳輸供電電源和參數信號的電力線纜相連接； 在供電模式下，室內控制器通過所述電力線纜為室外控制器及電加熱裝置提供電源；在通 訊模式下，室外控制器通過所述電力線纜為室內控制器傳輸參數信號。
7.根據權利要求6所述的信號傳輸裝置，其特徵在於，所述室內控制器包括有室內供電電路單元、室內主控單元，以及與所述室內主控單元 相連接的室內通訊電路單元和室內切換電路單元；所述室外控制器包括有室外供電電路單元、室外主控單元，以及與所述室外主控單元 相連接的室外通訊電路單元和室外切換電路單元；所述電力電纜一方面通過所述室內切換電路單元選擇連接所述室內供電電路單元或 所述室內通訊電路單元，另一方面通過所述室外切換電路單元選擇連接所述室外供電電路 單元或所述室外通訊電路單元。
8.根據權利要求7所述的信號傳輸裝置，其特徵在於，所述室內外切換電路單元或室外切換電路單元包括有雙刀雙擲繼電器，繼電器的線圈 連接驅動三極體後連接在電源和所述室內主控單元或室外主控單元的切換控制信號輸出端之間；電力電纜中的火線和零線分別對應連接繼電器的雙刀雙擲開關中的一個公共端，每個 公共端對應的兩個活動觸點分別連接所述室內供電電路單元或所述室外供電電路單元及 所述室內通訊電路單元或所述室外通訊電路單元。
9.根據權利要求6所述的信號傳輸裝置，其特徵在於，所述室外控制器包括有備用供 電單元，用於在通訊模式下為室外控制器中需供電的單元進行供電。
10.根據權利要求7至9中任一項所述的信號傳輸裝置，其特徵在於，所述室外控制器 中還包括有用於檢測所述電力電纜是否斷電的強電檢測電路單元，其信號檢測端連接所述 電力電纜，其信號輸出端連接所述室外主控單元。
全文摘要
本發明公開了一種太陽能熱水器信號傳輸方法及傳輸裝置，所述太陽能熱水器具有電加熱裝置，以及通過電力線纜相連接的室內控制器和室外控制器；所述電力線纜用於分時傳輸供電電源和參數信號，具體為在供電模式下，室內控制器通過所述電力線纜為室外控制器及電加熱裝置提供電源；在通訊模式下，室外控制器通過所述電力線纜為室內控制器傳輸參數信號。本發明利用電力線纜分時傳輸供電電源和水溫、水位等參數信號，能夠減少熱水器安裝所需的線路，簡化施工安裝過程。
文檔編號G08C19/00GK101847314SQ20101016398
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月28日 優先權日2010年4月28日
發明者辛明 申請人:辛明