太陽能熱水器溫控上水裝置的製作方法

2023-10-25 21:46:47

專利名稱：太陽能熱水器溫控上水裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種太陽能熱水器溫控上水裝置，屬於溫控上水裝置技術領域。
背景技術：
資源是社會經濟發展的物質基礎，許多資源(如煤、石油、天然氣等)是不可再生的，而且在利用過程中會帶來環境汙染，人類繁衍生息的物質和環境基礎受到嚴峻挑戰。太陽能作為ー種取之不盡、用之不竭的可再生資源，有節能、環保、低碳，安全和可持續利用等優點，成為開發利用的首選。從節能環保的角度講，使用太陽能熱水器不會對環境造成汙染，同時節約了大量能源，社會效益明顯，使用前景廣闊。使用太陽能熱水器所遇到的問題主要有兩種ー是水位低於警戒位，容易產生空管現象，空曬時管內溫度非常高，減低設備 的使用壽命；ニ是為避免空管空曬，故水箱內無水或第一次上水必須在日出前或太陽落山半小時後進行，給使用者帶來不便。三是如何根據天氣情況，決定上水量，以保證洗浴時適當的水溫，保證洗浴的舒適度。
發明內容本實用新型的目的是為了解決現有太陽能熱水器存在的水位低於警戒位，容易產生空管現象，空曬時管內溫度非常高，減低設備的使用壽命；為避免空管空曬，故水箱內無水或第一次上水必須在日出前或太陽落山半小時後進行，給使用者帶來不便的問題，進而提供一種太陽能熱水器溫控上水裝置。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的一種太陽能熱水器溫控上水裝置，包括集熱器、下降水管、循環水箱、備用水箱、上升水管、注冷水管、出熱水管、主控系統和水位檢測裝置，所述集熱器的下部和循環水箱的底部通過管路相連通，上升水管的一端與集熱器的上部相連通，上升水管的另一端與循環水箱的上部相連通，水位檢測裝置設置在循環水箱內，循環水箱的下部連接有出熱水管，下降水管的一端與循環水箱的底端相連通，下降水管的另一端與備用水箱的底端相連通，主控系統與下降水管相連接，注冷水管與備用水箱的上部相連通。本實用新型的有益效果可以使水箱水位保持最低警戒水位，不出現空管現象；並且使水箱內的水保持最低溫度，達到隨時用水目的；同時使在日照不夠的情況下進行輔助加熱，解決日照不足時用水難的問題。本實用新型能夠有效利用太陽能這ー環保低碳的可再生資源，提高太陽能熱水器的使用壽命，確保用戶使用的安全、方便和舒適。

圖I是本實用新型一種太陽能熱水器溫控上水裝置的結構示意圖；圖2是系統的結構框圖；圖3是顯示電路圖；圖4是水位檢測電路圖；[0011]圖5是水位信號上傳電路圖；圖6是水溫測量電路圖；圖7是水溫控制電路圖；圖8是水位控制電路圖；圖9是按鍵電路圖；圖10是報警電路圖；圖11是電源電路圖；圖12是單片機最小系統電路圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型做進ー步的詳細說明本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本實用新型的保護範圍不限於下述實施例。如圖I所示，本實施例所涉及的一種太陽能熱水器溫控上水裝置，包括集熱器1-1、下降水管1-2、循環水箱1-3、備用水箱1-4、上升水管1-5、注冷水管1_6、出熱水管1-7、主控系統1-8和水位檢測裝置1-9，所述集熱器1-1的下部和循環水箱1-3的底部通過管路相連通，上升水管1-5的一端與集熱器1-1的上部相連通，上升水管1-5的另一端與循環水箱1-3的上部相連通，水位檢測裝置1-9設置在循環水箱1-3內，循環水箱1-3的下部連接有出熱水管1-7，下降水管1-2的一端與循環水箱1-3的底端相連通，下降水管1-2的另一端與備用水箱1-4的底端相連通，主控系統1-8與下降水管1-2相連接，注冷水管1-6與備用水箱1-4的上部相連通。集熱器1-1按最佳傾角放置，集熱器1-1吸收太陽輻射後，集熱器內溫度上升，水溫也隨之升高。水溫升高後，水的比重減輕，熱水便經上升水管1-5進入循環水箱1-3上部。而循環水箱1-3下部的冷水比重較大，就通過管路流到集熱器1-1下方，冷水在集熱器1-1內受熱後又上升。這樣不斷對流循環，水溫逐漸提高，直到集熱器1-1吸收的熱量與散失的熱量相平衡時，水溫不再升高。備用水箱1-4供給循環水箱1-3所需的冷水。當水位或水溫低於警戒線時，主控系統1-8會發出聲光報警。如圖2所示，所述主控系統1-8包括水位傳感器I、溫度傳感器2、整形電路3、電源電路4、鍵盤控制電路5、單片機6、報警電路7、溫度控制電路8、水位控制電路9、LCD顯示器10和電磁閥11，所述水位傳感器I的輸出端與整形電路3的輸入端相連接，所述溫度傳感器2、整形電路3、電源電路4和鍵盤控制電路5的輸出端分別與單片機6的輸入端相連接，所述報警電路7、溫度控制電路8、水位控制電路9和LCD顯示器10的輸入端分別於單片機6的輸出端相連接，水位控制電路9的輸出端與電磁閥11相連接，溫度控制電路8的輸出端與循環水箱1-3相連接。電源電路4對單片機6進行上電，讓單片機保持工作狀態，水位測量電路和水溫測量電路測得的水位和水溫信息傳達到單片機內部，由LCD顯示器10顯示出水溫和水位信息，再由單片機6決定是否啟動溫度控制和水位控制電路。當水位傳感器I檢測到水位低於警戒線時，輸出電壓信號經整形電路3，產生穩定的低電平去觸發單片機6的外中斷，並控制報警電路7發出報警信號，同時藉助水位控制電路9打開電磁閥11上水直到水位上線。同時溫度傳感器2檢測水溫，將溫度信號傳給單片機6，溫度低於下限時，啟動溫度控制電路8對循環水箱1-3中的水進行電加熱。系統還可以根據天氣用鍵盤電路4控制溫度和水位的初始設置值。如圖3所示,液晶顯示器IXD1602主要顯示水位和水溫的上限值和當前值。液晶顯示器IXD1602的D0 D7端ロ分別連接單片機U5的PO. (ΓΡΟ. 7 ロ，Pl ロ內部沒上拉電阻所以連接上拉電阻。液晶顯示器IXD1602能夠同時顯示32個字符，採用標準的16腳接ロ，其中第I腳VSS為電源地；第2腳VDD接5V電源正極；第3腳V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高(對比度過高時會產生「鬼影」，使用時可以通過ー個IOK的電位器調整對比度)；第4腳RS為寄存器選擇，高電平I時選擇數據寄存器、低電平O時選擇指令寄存器；第5腳RW為讀寫信號線，高電平⑴時進行讀操作，低電平(O)時進行寫操作；第6腳E (或EN)端為使能(Enable)端；第7 14腳D(TD7為8位雙向數據端；第15^16腳空腳或背燈電源，15腳背光正極，16腳背光負極。如圖4所示，在下到水箱中的電極後，接上拉電阻R19，R21, R23, R25後，分別接4個PNP三極體Q2，Q3，Q6, Q7來放大水位信號，接入鎖存器U4的D4，，D5，D6，D7端ロ。如圖5所示，在水箱內水位信號由D4，D5，D6，D7傳入到鎖存器U4的D4 D7端ロ，再由Q4 Q7端ロ傳給單片機U5的Pl. 3>1. 4端ロ。當水位沒達到指定高度吋，電極端變為低電平，鎖存器U4的對應輸入端D為低電平，輸出端Q為低電平，即對應的LED發光二極體接低電平，燈亮。當水位上升超過指定高度時，鎖存器U4輸入端數據1，輸出為1，即LED負極接高電平，燈滅。鎖存器U4的OE端接地，保持低電平；LE端一直保持高電平。通過發光ニ極管讓人得知水位信息，通過鎖存器讓單片機得到水位信息。如圖6所示，水溫測量電路用不鏽鋼做成U字類似子彈殼，前段擦ー些導熱矽脂，裝好後用704矽橡膠填充，把DS18B20裝入其中就可以測量水溫，導線的密封性要好。通過數字溫度傳感器DS18B20的單總線端ロ DQ把測得水溫數位訊號傳輸給單片機的Pl. 7端□。如圖7所示，單片機U5的引腳Pl. O輸出高低電平，來控制光電耦合器U3中發光ニ極管的導通和斷開，即在接收端的三極體的導通和斷開。當光耦導通吋，NPN型三極體Ql的基極處於高電平，三極體導通，即繼電器JD導通，線圈磁力把開關Kl合上導通，則電加熱器HOT接上220v的交流電，開始加熱。如圖8所示，通過單片機對引腳Pl. 2給出高低電平，使光電耦合器U6中發光二極體導通或斷開，進而控制接收端的三極體Q4的導通和斷開。當光耦U6導通吋，NPN型三極體Q4的基極處於高電平，三極體Q4導通，繼電器JD導通，電磁閥MOTOR控制打開自來水的開關，自動上水。如圖9所示，在本設計中採用了按鍵模塊對已設定的溫度和水位的初始上限值進行更改，上拉電阻(R34 R37)連接到單片機的(P3. O P3. 3) ロ，採用了 4個按鍵(SI S4)，分別控制水溫和水位上限值的加減。其中SI是水位加1，S2是水位減1，S3是水溫加1，S4是水溫減I。如圖10所示，當單片機處理水位信息時發現沒有水位信息或低於水位下限時，在單片機的Pl. 2腳給出高電平，觸發三極體Q5導通，這時聲光報警器BUZZER開始鳴響。如圖11所示，通過變壓器T2把220V交流電分別轉化成15V的交流電壓，再通過單向橋式整流電路(D5 D8)變交流電壓為直流電壓15V，經濾波電容(C4，C5)，穩壓晶片7812輸出+12V直流電壓，供繼電器和光耦使用。若將T2中的變壓器輸出為9V，將穩壓晶片7812換成7805，調整電容值，輸出直流電壓+5伏，供單片機AT89C51和外圍電路使用如圖12所示，單片機U5的RST端ロ與電阻R30和電解電容C8相連，EA ロ接+5V電壓，構成自動復位電路。XTALl和XTAL2 ロ接晶振電路(C9，C10，Yl )，保證給單片機時鐘脈衝。I/O ロ PO. (ΓΡ0. 7、P2. 4>2. 6作為IXD1602顯示屏的驅動電路用來傳輸數據。I/Oロ Pl. O、Pl. I作為自動加熱和加熱水的驅動電路，用來對加熱和加水電路傳輸數據。Pl. 2ロ作為報警電路的驅動電路，用來給報警電路傳輸數據，PI. 3 P1. 6 ロ連接水位測量電路，用來接收水位電路傳輸的數據，Pl. 7 ロ用來連接水溫測量電路，用來接受水溫測量電路傳輸的數據。Ρ3.(ΓΡ3. 3 ロ連接按鍵電路，用來接受按鍵電路傳輸的數據。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，這些具體實施方式
都是基於本實用新型整體構思下的不同實現方式，而且本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
權利要求1.一種太陽能熱水器溫控上水裝置，包括集熱器、下降水管、循環水箱、備用水箱、上升水管、注冷水管、出熱水管、主控系統和水位檢測裝置，其特徵在於，所述集熱器的下部和循環水箱的底部通過管路相連通，上升水管的一端與集熱器的上部相連通，上升水管的另一端與循環水箱的上部相連通，水位檢測裝置設置在循環水箱內，循環水箱的下部連接有出熱水管，下降水管的一端與循環水箱的底端相連通，下降水管的另一端與備用水箱的底端相連通，主控系統與下降水管相連接，注冷水管與備用水箱的上部相連通。
2.根據權利要求I所述的太陽能熱水器溫控上水裝置，其特徵在於，所述主控系統包括水位傳感器、溫度傳感器、整形電路、電源電路、鍵盤控制電路、單片機、報警電路、溫度控制電路、水位控制電路、LCD顯示器和電磁閥，所述水位傳感器的輸出端與整形電路的輸入端相連接，所述溫度傳感器、整形電路、電源電路和鍵盤控制電路的輸出端分別與單片機的輸入端相連接，所述報警電路、溫度控制電路、水位控制電路和LCD顯示器的輸入端分別於單片機的輸出端相連接，水位控制電路的輸出端與電磁閥相連接，溫度控制電路的輸出端與循環水箱相連接。
專利摘要本實用新型提供了一種太陽能熱水器溫控上水裝置，本實用新型所述集熱器的下部和循環水箱的底部通過管路相連通，上升水管的一端與集熱器的上部相連通，上升水管的另一端與循環水箱的上部相連通，水位檢測裝置設置在循環水箱內，循環水箱的下部連接有出熱水管，下降水管的一端與循環水箱的底端相連通，下降水管的另一端與備用水箱的底端相連通，主控系統與下降水管相連接，注冷水管與備用水箱的上部相連通。本實用新型可以使水箱水位保持最低警戒水位，不出現空管現象；並且使水箱內的水保持最低溫度，達到隨時用水目的；同時使在日照不夠的情況下進行輔助加熱，解決日照不足時用水難的問題，提高了太陽能熱水器的使用壽命。
文檔編號F24J2/40GK202420003SQ201220021918
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者呂中志, 張桂鳳, 房俊傑, 王國新 申請人:呂中志