专利名称：两用节能控制家用太阳能热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型是对现有太阳能热水器的改进，提供了一种两用节能控制家用太阳能热水器，最大限度地合理利用太阳能和电能，属于热水器控制装置技术领域。
背景技术：
目前市场上功能较好的是太阳能、电能两用热水器，一旦接通温控电源，能够保证水箱的水温在24小时内达到使用要求，其工作原理是当水温不到设定温度时，即使在有阳光的情况下也会随时启动电加热器而造成能源的浪费。如果关闭电源，在阴天或者晚上，水箱中水的温度就一直达不到设定值，满足不了使用要求，使用极不方便。因此，对于上述热水器，其特征要么是耗能，要么使用不便。
发明内容
本实用新型提供一种两用节能控制家用太阳能热水器，通过控制器适时自动检测热水器的水温、水箱的水位、阳光照度等信息，控制电加热器和电磁阀的工作状态，解决现有的两用家用太阳能热水器的节能和使用不便之间的矛盾。
本实用新型的技术解决方案如下在储水箱的上方设有循环水箱通过管路连通，进水管连接在循环水箱上，用水管设在储水箱的底部，两水箱中分别安装有水位传感器、温度传感器，循环水箱中还设有电加热器可将循环水箱中的水加热，集热器通过管道与循环水箱串联连接，光照度传感器安装在集热器上，感受阳光的照度，循环水箱的进水和出水管上装置有电磁阀控制进出水，控制器的采集系统与各传感器的输出相联接，控制器的控制输出与电磁阀和电加热器的输入相联接。
控制器包括单片机、A/D转换器、模拟转换开关、显示器、时钟芯片、显示器、设定按键、驱动电路、温度传感器I、温度传感器II、水位传感器I、水位传感器II、光照度传感器和记忆锁存继电器；其中，温度传感器I、温度传感器II、水位传感器I、水位传感器II、光照度传感器的5路传感器信号通过模拟转换开关、A/D转换器接单片机的信号端，模拟转换开关的选通控制线与单片机的地址线相连，单片机将采集的数据进行计算，从I/O口输出3路开关信号，通过驱动电路进行放大，1路驱动记忆锁存继电器，2路分别驱动2个电磁阀；单片机系统包括2个重要的模块，一是时钟模块，另一个是非易失数据存储模块，和单片机通过总线的方式连接；显示屏、按键与单片机也是通过总线的方式连接。
在阳光照度达到一定强度时，循环水箱中的水与集热器中的水会通过加热微循环使水温达到设定温度，温度传感器测量循环水箱中的水温，一旦检测到温度达到设定值之后，控制器就控制电磁阀开启使循环水箱的热水水流入储水箱中，然后控制电磁阀开启又将循环水箱注满自来水。这样，只要循环水箱的水被太阳加热到设定的温度，储水箱就会储存所有被太阳加热的热水，因此在设计储水箱的容积时，是以日照最长时能够加热循环水箱到设定温度的次数为依据，如一天的日照时间为8小时，将循环水箱加热到设定温度的时间为2小时，则储水箱的容积就应选择为循环水箱的4倍。
用户需要用热水时，只要打开用水管热水龙头就可以了。
当遇到阴雨天时，集热器就不会或很少吸收热能，循环水箱中的水也不会被加热到所需水温，这时，就须要求控制器控制电加热器工作，控制要求就是既要节约用电，又要使电加热器及时工作，满足用户的用热水需求。
控制器的工作过程及原理在控制器工作之前，用户可通过按键和显示屏设定每天的用水时间、要求的水温等参数，同时设定时钟芯片所确定的时间与北京时间同步，以上参数会长期保存于单片机中的非易失随机存储器中，并可以通过键盘随时更改。
一旦控制器接通电源，控制器就按照程序工作，首先是定时时钟走时，当时钟到达设定的用水时间的提前量时，控制器便采集温度传感器I、温度传感器II、光照度传感器、水位传感器I、水位传感器II的输出数据，它们分别测量循环水箱中水的温度和水位、太阳光的照度以及储水箱中的温度和水位。其次运用单片计算机，根据采集的数据结果，按照一定规律的数学模型运算出电加热器控制结果，既电加热器的通断状态S和通电时间Δt。然后，控制器根据计算结果，控制电加热器的工作状态，使热水器循环水箱中的水温加热，保证水温在用水期间达到设定的温度。
当给循环水箱中的水温达到设定值后，控制器控制电磁阀II开启，使循环水箱中的热水流入储水箱中，待热水全部流完后，控制器关闭电磁阀II，再打开电磁阀I，给循环水箱注入自来水，直至注满为止后关闭电磁阀I。
控制器提前在设定的用水时间，通过温度、光照度传感器读取水箱中的水温数据和光照度数据，经过计算，如果计算结果表明到达最近的用水时间时，水温能够达到需要的温度，经过几次确认后，便关闭加热器，延时到下一个用水时间，再重复上述过程；如果计算结果表明到达最近的用水时间时水温不能够达到需要的温度，经过几次确认后，便启动电加热器，延时ΔT后再关闭电加热器，继续延时到下一个用水时间，再重复上述过程。至此，本控制器以24小时作为一个循环控制周期对太阳能电加热器进行循环控制。
本实用新型的积极效果在于通过单片计算机和光照度传感器、水位传感器、温度传感器等检测热水器的水温、水箱的水位、阳光照度以及时间等信息，通过计算机进行逻辑运算，然后根据运算结果去控制电加热器和电磁阀的工作状态，能够保证只有在需要热水时且又没有太阳的情况下才使用电加热器来保证人们的正常用热水。利用储水箱储存能量，可以将集热器收集到的热量通过热水的形式储存起来，从而延长使用热水的时间。解决了两用家用太阳能热水器的节能和使用不便之间的矛盾，致使两用家用太阳能热水器能够在满足用户用水要求的情况下，最大限度地节约电能。
图1为本实用新型结构原理图。
图2为本实用新型控制器电路原理框图。
图3为本实用新型的程序流程图。
具体实施方式
根据图1所示，光照度传感器1安装在集热器2的旁边，感受阳光的照度。循环水箱6中安装有一个水位传感器4、一个温度传感器5和电加热器7，循环水箱6的进水和出水管由电磁阀8和电磁阀14控制进出水。储水箱15安装在循环水箱6的下方，其中同样安装有一个水位传感器13、一个温度传感器12。控制器10的采集系统与各传感器的输出相联接，控制器10的控制输出与电磁阀和电加热器的输入相联接。
参见图2，控制器电路包括单片机、A/D转换器、模拟转换开关、显示器、时钟芯片、显示器、设定按键、驱动电路、温度传感器I、温度传感器II、水位传感器I、水位传感器II、光照度传感器和记忆锁存继电器；其中，温度传感器I、温度传感器II、水位传感器I、水位传感器II、光照度传感器的5路输入信号通过模拟转换开关、A/D转换器接单片机的信号端，模拟转换开关的选通控制线与单片机的3位地址线相连，5路传感器信号均为电压信号，5路输入信号包括1路温度信号，2路水位信号，1路光照度信号。5路输入信号连接在模拟转换开关上，模拟转换开关的选通控制线与单片机的3位地址线相连，可按如下方式进行编码，地址线为000时，温度传感器I被选通；地址线为001时，光照度传感器被选通；地址线为010时，水位传感器I被选通；地址线为011时，温度传感器II被选通；地址线为100时，水位传感器II被选通。单片机选通要采集的通道后，通过A/D转换，将模拟量转换为8位二进制的数字量存在单片机的内存中，A/D转换和和单片机通过总线的方式连接。单片机根据采集的数据进行计算，从I/O口输出3路开关信号，通过驱动电路进行放大，1路驱动记忆锁存继电器，2路分别驱动2个电磁阀。单片机系统包括2个重要的模块，一是时钟模块，另一个是非易失数据存储模块，和单片机通过总线的方式连接。时钟模块按北京时间进行走时，非易失数据存储器用于保存设定的数据，在掉电的情况下数据不会丢失。显示屏、按键与单片机也是通过总线的方式连接，是人机操作接口。
权利要求1.一种两用节能控制家用太阳能热水器，其特征在于在储水箱的上方设有循环水箱通过管路连通，进水管连接在循环水箱上，用水管设在储水箱的底部，两水箱中分别安装有水位传感器、温度传感器，循环水箱中还设有电加热器可将循环水箱中的水加热，集热器通过管道与循环水箱串联连接，光照度传感器安装在集热器上，循环水箱的进水和出水管上装置有电磁阀控制进出水，控制器的信号采集系统与各传感器的输出相联接，控制器的控制输出与电磁阀和电加热器的输入相联接。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于控制器包括单片机、A/D转换器、模拟转换开关、显示器、时钟芯片、显示器、设定按键、驱动电路、温度传感器I、温度传感器II、水位传感器I、水位传感器II、光照度传感器和记忆锁存继电器；其中，温度传感器I、温度传感器II、水位传感器I、水位传感器II、光照度传感器的5路传感器信号通过模拟转换开关、A/D转换器接单片机的信号端，模拟转换开关的选通控制线与单片机的地址线相连，单片机将采集的数据进行计算，从I/O口输出3路开关信号，通过驱动电路进行放大，1路驱动记忆锁存继电器，2路分别驱动2个电磁阀；单片机系统包括2个重要的模块，一是时钟模块，另一个是非易失数据存储模块，和单片机通过总线的方式连接；显示屏、按键与单片机也是通过总线的方式连接。
专利摘要本实用新型为一种两用节能控制家用太阳能热水器，在储水箱的上方设有循环水箱，进水管连接在循环水箱上，用水管设在储水箱的底部，两水箱中设有水位传感器、温度传感器，循环水箱中还有电加热器可将循环水箱中的水加热，集热器通过管道与循环水箱串联连接，光照度传感器安装在集热器上，循环水箱的进水和出水管上装置有电磁阀控制进出水，控制器的采集系统与各传感器的输出相联接，控制器与电磁阀和电加热器的输入相联接。通过单片计算机等器件检测热水器的水温、水位、阳光照度及时间等信息，进行逻辑运算去控制电加热器和电磁阀的工作状态，保证只有在需要热水时且又没有太阳的情况下才使用电加热器来保证人们的正常用热水。
文档编号F24H1/18GK2884047SQ200620028278
公开日2007年3月28日 申请日期2006年2月22日 优先权日2006年2月22日
发明者侯任瑛 申请人:侯任瑛