专利名称：全自动太阳能热水器加水控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种全自动太阳能热水器，具体地说是全自动太阳能热水器加水控制
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背景技术：
太阳能热水器把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们 在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器是由全玻璃真空集热管、储水箱、支架及相关附 件组成，把太阳能转换成热能主要依靠玻璃真空集热管。集热管受阳光照射面温度高，集热 管背阳面温度低，而管内水便产生温差反应，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循 环而达到所需热水。现在市场上的太阳能热水器大多功耗大，有死机的可能，水位探头安装于热水器 水箱内，很多控制器探头通过的是直流电压，水位媒质通以直流电压，即使电流非常微小也 不可变免成度不同的电解反应，使探头发生极化现象，探头特别易结垢，同时也会对水媒质 产生程度不同的污染。打雷时电流过载保护不够，容易对元器件造成损害。
发明内容
发明目的针对上述现有太阳能热水器所存在的问题和不足，本发明的目的是提 供一种全自动太阳能热水器加水控制器。技术方案一种全自动太阳能热水器加水控制器，包括了主机和通过四芯型号线 与主机相连的探测装置。所述主机包括了变压器，变压器的一端分别与第十三电阻的一端、第三三极管的集电极以及三端稳压器的第一端相连；第十三电阻的另一端分别与第三三极管的发射极、 电磁阀的一端以及第一二极管的负极相连；第三三极管的基极分别与第三二极管的负极以 及第十四电阻的一端相连；第三二极管的正极分别与第一二极管的正极、电磁阀的另一端 以及第一三极管的集电极相连；第十四电阻的另一端与第六电容的一端相连，第六电容的 另一端与三端稳压器的第二端相连；三端稳压器的第二端还分别与变压器的另一端、第二 焊盘、第一三极管的发射极、第二发光二极管的负极、第五电容的一端、第十二电阻的一端 以及第十一电阻的一端相连；三端稳压器的第三端分别与第三过压保护元件的一端、第二 电容的一端、第三电容的一端、第二电阻的一端、第二三极管的集电极、手动开关的一端、第 一焊盘、第八电阻的一端以及第十电阻的一端相连；第三过压保护元件的另一端、第二电容 的另一端、第三电容的另一端分别接地；第二电阻的另一端与第一二极管的正极相连，第 一二极管的负极接地；第二三极管的发射极与第四焊盘相连，第二三极管的基极与第六电 阻的一端相连；手动开关的另一端分别与第二二极管的正极以及第七电阻的一端相连；第 八电阻的另一端分别与第二运算放大器的反向输入端以及第九电阻的一端相连，第九电阻 的另一端接地；第十电阻的另一端分别与第一运算放大器的反向输入端以及第十一电阻的 另一端相连；第二运算放大器的输出端分别与第一电阻的一端以及第四电阻的一端相连，第一电阻的另一端与第一三极管的基极相连，第四电阻的另一端与第二发光二极管的一端 正极相连；第二运算放大器的同向输入端分别与第三电阻的一端、第七电阻的另一端以及 第四电容的一端相连，第四电容的另一端接地；第三电阻的另一端分别与第二二极管的负 极、第五二极管的一端、第六电阻的另一端以及第一运算放大器的输出端相连，第五电阻的 另一端与第二发光二极管的另一端正极相连；第一运算放大器的同向输入端分别与第三焊 盘、第五电容的另一端、第十二电阻的另一端相连；所述探测装置包括了探针，探针的一端与第十五电阻的一端相连，第十五电阻的另一端通过第七电容与多谐振荡器的输出端相连，多谐振荡器的输入端分别与第二十二 电阻的一端、第一焊盘、光敏电阻的一端、第二十五电阻的一端以及第二十三电阻的一端相 连；多谐振荡器中的第四二极管的负极分别与多谐振荡器中的第十七电阻的一端、第十六 电阻的一端以及第四三极管的基极相连，第十六电阻的另一端与探头的另一端相连；第 四三极管的集电极与第二十二电阻的另一端相连，第四三极管的发射极与光电耦合器的输 入端相连，光电耦合器的负极接地，光电耦合器的正极与第二十三电阻的另一端相连，光 电耦合器的输出端与第六三极管的基极相连；光敏电阻的另一端分别与第四焊盘以及第 二十六电阻的一端相连，第二十六电阻的另一端分别与第五三极管的基极以及第六三极管 的集电极相连；第五三极管的集电极与第二十五电阻的另一端相连，第五三极管的发射极 与第二十四电阻的一端相连，第二十四电阻的另一端分别与第三焊盘以及第六三极管的发 射极相连。所述变压器包括变压器电阻，变压器电阻的一端与电源相接，另一端分别与第一 过压保护元件的一端以及线圈相连，第一过压保护元件的另一端分别与电源以及线圈相 连；线圈还分别与过流保护原件的一端以及四端整流桥堆的第一端相连，过流保护原件的 另一端与四端整流桥堆的第二端相连。所述多谐振荡器包括第二十一电阻，第二十一电阻的一端分别与第二十电阻的一 端、第十九电阻的一端以及第十八电阻的一端相连，第二十一电阻的另一端分别与第九电 容的一端以及第八三极管的集电极连接；第二十电阻的另一端分别与第九电容的另一端 以及第七三极管的基极相连；第十九电阻的另一端分别与第八电容的一端以及第八三极管 的基极相连；第十八电阻的另一端分别与第八电容的另一端以及第七三极管的集电极相 连；第七三极管的发射极分别与第二焊盘、第四二极管的正极、第十九电阻的另一端以及第 八三极管的发射极相连。有益效果本发明中探头为一体化环氧封装，水位探针和光敏元件以及探头开关 电路一起封装在探头塑壳里安装在热水器回水管处，由一四芯型号线和室内主机相连，由 于对流和传导的作用，探头处温度远远低于箱内温度，探针为不锈钢探针，且两探头间通过 的是高频交流电压，几乎不会结垢，固使用寿命较内置探头长很多倍且不易损坏，保养简单 易行。本控制器控制系统除电源变压器外均使用低压安全电压，整个控制系统无机械触点 开关。主机也环氧灌封，防水，防潮；主机设有三级防雷过压保护装置，安全系数非常高。且 室内主机体积可以做很小，完全可以安装于标准普通接线盒内。本著简洁实用节能的原则， 本控制仪革除了水位，水温显示等无关紧要的功能电路，主控系统只用一片低功耗双运放 集成电路，电路简洁可靠。由于太阳能热水器加水控制器一般运行时都是长年接于市电，待 机功耗不可小视，本控制仪水满或夜晚时总输入电流只有10毫安左右，功耗极低，本控制器所用电源变压器功率为2W，电压+-10%内能长期稳定工作，电磁阀长时间打开后手触无 明显热感。
图1为本发明中主机的电路图；图2为本发明中探测装置的电路图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明 本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各 种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本发明为一种全自动太阳能热水器加水控制器，包括了主机和通过四芯型号线与 主机相连的探测装置。如图1所示为该全自动太阳能热水器加水控制器的主机，该主机包括了变压器5， 变压器5包括保险丝X，保险丝X的一端与电源相接，另一端分别与第一过压保护元件RVl 的一端以及线圈相连，第一过压保护元件RVl的另一端分别与电源以及线圈相连；线圈还 分别与过流保护原件PPTC的一端、第二过压保护元件RV2的一端以及四端整流桥堆DO的 第一端相连，过流保护原件PPTC的另一端分别与第二过压保护元件RV2的另一端四以及端 整流桥堆DO的第二端相连；四端整流桥堆DO的第三端的分别与第十三电阻R13的一端、第 三三极管VT3的集电极以及三端稳压器I。的第一端相连；第十三电阻R13的另一端分别与 第三三极管VT3的发射极、电磁阀J的一端以及第一二极管Dl的负极相连；第三三极管VT3 的基极分别与第三二极管D3的负极以及第十四电阻R14的一端相连；第三二极管D3的正 极分别与第一二极管Dl的正极、电磁阀J的另一端以及第一三极管VTl的集电极相连；第 十四电阻R14的另一端与第六电容C6的一端相连，第六电容C6的另一端与三端稳压器Ic 的第二端相连；三端稳压器I。的第二端还分别四端整流桥堆DO的第四端、第二焊盘2、第 一三极管VTl的发射极、第二发光二极管LED2的负极、第五电容C5的一端、第十二电阻R12 的一端以及第十一电阻Rll的一端相连；三端稳压器I。的第三端分别与第三过压保护元件 RV3的一端、第二电容C2的一端、第三电容C3的一端、第二电阻R2的一端、第二三极管VT2 的集电极、手动开关K的一端、第一焊盘1、第八电阻R8的一端以及第十电阻RlO的一端相 连；第三过压保护元件RV3的另一端、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端分别接 地；第二电阻R2的另一端与第一二极管Dl的正极相连，第一二极管Dl的负极接地；第二三 极管VT2的发射极与第四焊盘4相连，第二三极管VT2的基极与第六电阻R6的一端相连； 手动开关K的另一端分别与第二二极管D2的正极以及第七电阻R7的一端相连；第八电阻 R8的另一端分别与第二运算放大器A2的反向输入端以及第九电阻R9的一端相连，第九电 阻R9的另一端接地；第十电阻RlO的另一端分别与第一运算放大器Al的反向输入端以及 第十一电阻Rll的另一端相连；第二运算放大器A2的输出端分别与第一电阻Rl的一端以 及第四电阻R4的一端相连，第一电阻Rl的另一端与第一三极管VTl的基极相连，第四电阻 R4的另一端与与第二发光二极管LED2的一端正极相连；第二运算放大器A2的同向输入端 分别与第三电阻R3的一端、第七电阻R7的另一端以及第四电容C4的一端相连，第四电容C4的另一端接地；第三电阻R3的另一端分别与第二二极管D2的负极、第五二极管D5的一端、第六电阻R6的另一端以及第一运算放大器Al的输出端相连，第五电阻R5的另一端与 第二发光二极管LED2的另一端正极相连；第一运算放大器Al的同向输入端分别与第三焊 盘3、第五电容R5的另一端、第十二电阻R12的另一端相连。主机电路元件中，第一电容Cl为# 10mm，第二电容C2为# 8mm，第三电容C3为 0805贴片电容，第四电容04为# 10mm，第五电容C5为# 5mm，第六电容06为# 8mm;四端 整流桥堆DO为2A圆桥，第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3均为LL34贴片二 极管；第一发光二极管LEDl为f 3mm,第二放光二极管LED2为双色f 3mm ；第一三极管VTl 为S0T-23加T0-P2、T0-220，第二三极管VT2和第三三极管VT3均为S0T-23 ；第一过压保 护元件RVl为7D471，第三过压保护元件RV3为7D，过流保护原件PPTC为GR30-040、间距 5mm ；手动开关K为6*6轻触开关；第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第 五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第i^一电阻 R11、第十二电阻R12以及第十四电阻R14均为0805贴片电阻，第十三电阻R13为2010贴 片电阻；三端稳压器I。为78L12 ；第一运算放大器Al和第二运算放大器A2均为LM358或 者 LM324。如图2所示为该全自动太阳能热水器加水控制器的探测装置，该探测装置包括了 探针6，探针6的一端与第十五电阻R15的一端相连，第十五电阻R15的另一端通过第七电 容C7与多谐振荡器7的输出端相连，多谐振荡器7的输入端分别与第二十二电阻R22的一 端、第一焊盘1、光敏电阻MG的一端、第二十五电阻R25的一端以及第二十三电阻R23的一 端相连；多谐振荡器7中的第四二极管D4的负极分别与多谐振荡器7中的第十七电阻R17 的一端、第十六电阻R16的一端以及第四三极管VT4的基极相连，第十六电阻R16的另一端 与探头6的另一端相连；第四三极管VT4的集电极与第二十二电阻R22的另一端相连，第 四三极管VT4的发射极与光电耦合器8的输入端相连，光电耦合器8的负极接地，光电耦合 器8的正极与第二十三电阻R23的另一端相连，光电耦合器8的输出端与第六三极管VT6 的基极相连；光敏电阻MG的另一端分别与第四焊盘4以及第二十六电阻R26的一端相连， 第二十六电阻R26的另一端分别与第五三极管VT5的基极以及第六三极管VT6的集电极相 连；第五三极管VT5的集电极与第二十五电阻R25的另一端相连，第五三极管VT5的发射 极与第二十四电阻R24的一端相连，第二十四电阻R24的另一端分别与第三焊盘3以及第 六三极管VT6的发射极相连。如图2所示，所述多谐振荡器7包括第二十一电阻R21，第二十一电阻R21的一端 为多谐振荡器7的输入端，该端分别与第二十电阻R20的一端、第十九电阻R19的一端以及 第十八电阻R18的一端相连，第二十一电阻R21的另一端分别与第九电容C9的一端以及第 八三极管VT8的集电极连接；第二十电阻R20的另一端分别与第九电容C9的另一端以及第 七三极管VT7的基极相连；第十九电阻R19的另一端为多谐振荡器7的输出端，该端分别与 第八电容C8的一端以及第八三极管VT8的基极相连；第十八电阻R18的另一端为多谐振 荡器7的输出端，该端分别与第八电容C8的另一端以及第七三极管VT7的集电极相连；第 七三极管VT7的发射极分别与第二焊盘2、第四二极管D4的正极、第十九电阻R19的另一端 以及第八三极管VT8的发射极相连。探测装置电路元件中，三极管均为S0T-23NPN型；电阻均为0805贴片电阻；电容均为0805贴片电容；光电耦合器为PC817贴片或DIP封装；二极管均为4148贴片二极管。 工作原理接通电源，第一发光二极管LEDl亮，此时无光照时，加水控制器不工 作，当早晨太阳刚刚升起照度约5000LUX且水箱缺水时(两探针电阻无限大时)第四三极 管VT4关断。此时光敏电阻MG阻值受光照降低，第五三极管VT5基极得电导通，电流通过 信号线传导至第一运算放大器Al同相输入端，第十二电阻R12把小电流信号转变为电压信 号，第五电容C5起抗干扰作用，此时第一运算放大器Al同相输入端电压大于其反相输入端 电压(第十电阻R10、第十一电阻Rll分压提供第一运算放大器Al反向输入端基准电压)， 第一运算放大器Al输出高电位。第二发光二极管LED2延时加水指示灯亮(绿色)，同时第 一运算放大器Al还通过第二三极管VT2给第五三极管VT5供电，同时第一运算放大器Al 还通过第三电阻R3对第二运算放大器A2的延时电容(第四电容C4)充电。约1小时后， 当第二运算放大器A2同相输入端电压大于第二运算放大器A2反向输入端电压时，第二运 算放大器A2翻转输出高电压。 此时第一三极管VTl导通，电磁阀J得电打开开始加水，同时第二发光二极管LED2 加水状态指示灯亮(红色)，此时第二发光二极管LED2变为橙色，提示正在加水中。当水 箱中水面触及设于溢流口的探针6时，第四三极管VT4导通，光电耦合器8输出端导通。第 六三极管VT6导通，第五三极管VT5基极电位下降，第五三极管VT5关断，由于第二十四电 阻R24的限制，第六三极管VT6的发射极电流很小。第一运算放大器Al的同相输入端电位 下降，当其低于第一运算放大器Al的反相输入端时，第一运算放大器Al翻转，输出为低电 位，此时第二发光二极管LED2全灭。第二运算放大器A2同相输入端的延时电容(第四电容 C4)通过第二二极管D2对第一运算放大器Al输出端放电，第二运算放大器A2同相输入端 电压低于反相输入端，此时第二运算放大器A2输出端立即翻转为低电位，第一三极管VTl 基极失电关断，电磁阀J关闭，加水控制器进入水满待机状态。当水满待机状态下有光照时，若用户使用热水器热水使水位下降，电路即进入延 时加水状态，与初始状态相似(第二发光二极管LED2绿灯亮，约1小时后电磁阀J打开加 水)，用户使用热水时冷水不会串入管道。当太阳光照下降时，光敏电阻MG阻值增大，此时 即使探头6处无水，第六三极管VT6导通，但第五三极管VT5基极得不到足够电流而关断， 第一运算放大器Al同相输入端得不到电压，其输出为低电位，加水控制器不工作加水。等 太阳光照再次增加至约5000LUX时，加水控制器进入初始状态重复上述过程。本太阳能热水器加水控制器设有手动加水轻触开关K，当用户需要即时加水时，只 要轻按开关K，加水控制器立即进入加水状态，水满自停。光照度锁定电路说明光敏电阻MG和第二十六电阻R26间有第三焊盘4和第二三 极管VT2发射极相连。当第一运算放大器Al输出高电位时，第一运算放大器Al通过第六电 阻R6给第二三极管VT2提供基极电流，第二三极管VT2导通。电压由第四焊盘4加于光敏 电阻MG和第二十六电阻R26之间，此时光敏电阻MG无效。即使光照强度下降，第二运算放 大器A2还是输出高电位，稳定于延时加水或加水状态。当加水控制器进入延时加水状态后 就锁定维持，水满自停。(使电路工作稳定可靠，也是光照不足时手动加水所必须的条件)。低功耗电路说明第一三极管VTl基极无打开信号电压时第一三极管VTl关断，电 源通过第十三电阻R13和电磁阀J线圈对第六电容C6充电，第三三极管VT3基极得电处于 貌似饱和导通状态，处于貌似导通状态时第六电容C6电压近似电源电压，由于第一三极管VTl关断，第三三极管VT3发射极为高电位，第三三极管VT3反偏截止。当第一三极管VTl 有打开信号时，第一三极管VTl导通，第三三极管VT3发射极电位下降，第六电容C6存储的 电荷经第十四电阻R14、第三三极管VT3基极、发射极释放并维持第三三极管VT3导通，此时 电源电流经第三三极管VT3、电磁阀J、第一三极管VTl至电源负极。第三二极管D3反偏关 断。随著第六电容C6的放电电流逐渐减小(约1-3秒，由第十四电阻R14阻值控制)，第 三三极管VT3关断，第十三电阻R13(限流电阻)接入电路，流经电磁阀J的电流降至设定 值维持电磁阀J吸合。当第一三极管VTl基极得到关断信号失电时，第一三极管VTl关断， 电磁阀J失电而打 开(第一二极管Dl起续流作用，释放电磁阀J打开时的感应电)，第一三 极管VTl集电极电位升高，第三二极管D3正偏导通对第六电容C6充电，回至初始状态。
权利要求
一种全自动太阳能热水器加水控制器，其特征在于该控制器包括了主机和通过四芯型号线与主机相连的探测装置所述主机包括了变压器，变压器的一端分别与第十三电阻的一端、第三三极管的集电极以及三端稳压器的第一端相连；第十三电阻的另一端分别与第三三极管的发射极、电磁阀的一端以及第一二极管的负极相连；第三三极管的基极分别与第三二极管的负极以及第十四电阻的一端相连；第三二极管的正极分别与第一二极管的正极、电磁阀的另一端以及第一三极管的集电极相连；第十四电阻的另一端与第六电容的一端相连，第六电容的另一端与三端稳压器的第二端相连；三端稳压器的第二端还分别与变压器的另一端、第二焊盘、第一三极管的发射极、第二发光二极管的负极、第五电容的一端、第十二电阻的一端以及第十一电阻的一端相连；三端稳压器的第三端分别与第三过压保护元件的一端、第二电容的一端、第三电容的一端、第二电阻的一端、第二三极管的集电极、手动开关的一端、第一焊盘、第八电阻的一端以及第十电阻的一端相连；第三过压保护元件的另一端、第二电容的另一端、第三电容的另一端分别接地；第二电阻的另一端与第一二极管的正极相连，第一二极管的负极接地；第二三极管的发射极与第四焊盘相连，第二三极管的基极与第六电阻的一端相连；手动开关的另一端分别与第二二极管的正极以及第七电阻的一端相连；第八电阻的另一端分别与第二运算放大器的反向输入端以及第九电阻的一端相连，第九电阻的另一端接地；第十电阻的另一端分别与第一运算放大器的反向输入端以及第十一电阻的另一端相连；第二运算放大器的输出端分别与第一电阻的一端以及第四电阻的一端相连，第一电阻的另一端与第一三极管的基极相连，第四电阻的另一端与第二发光二极管的一端正极相连；第二运算放大器的同向输入端分别与第三电阻的一端、第七电阻的另一端以及第四电容的一端相连，第四电容的另一端接地；第三电阻的另一端分别与第二二极管的负极、第五二极管的一端、第六电阻的另一端以及第一运算放大器的输出端相连，第五电阻的另一端与第二发光二极管的另一端正极相连；第一运算放大器的同向输入端分别与第三焊盘、第五电容的另一端、第十二电阻的另一端相连；所述探测装置包括了探针，探针的一端与第十五电阻的一端相连，第十五电阻的另一端通过第七电容与多谐振荡器的输出端相连，多谐振荡器的输入端分别与第二十二电阻的一端、第一焊盘、光敏电阻的一端、第二十五电阻的一端以及第二十三电阻的一端相连；多谐振荡器中的第四二极管的负极分别与多谐振荡器中的第十七电阻的一端、第十六电阻的一端以及第四三极管的基极相连，第十六电阻的另一端与探头的另一端相连；第四三极管的集电极与第二十二电阻的另一端相连，第四三极管的发射极与光电耦合器的输入端相连，光电耦合器的负极接地，光电耦合器的正极与第二十三电阻的另一端相连，光电耦合器的输出端与第六三极管的基极相连；光敏电阻的另一端分别与第四焊盘以及第二十六电阻的一端相连，第二十六电阻的另一端分别与第五三极管的基极以及第六三极管的集电极相连；第五三极管的集电极与第二十五电阻的另一端相连，第五三极管的发射极与第二十四电阻的一端相连，第二十四电阻的另一端分别与第三焊盘以及第六三极管的发射极相连。
2.根据权利要求1所述全自动太阳能热水器加水控制器，其特征在于所述变压器包 括保险丝，保险丝的一端与电源相接，另一端分别与第一过压保护元件的一端以及线圈相 连，第一过压保护元件的另一端分别与电源以及线圈相连；线圈还分别与过流保护原件的 一端、第二过压保护元件的一端以及四端整流桥堆的第一端相连，过流保护原件的另一端分别与第二过压保护元件的另一端以及四端整流桥堆的第二端相连。
3.根据权利要求1所述全自动太阳能热水器加水控制器，其特征在于所述多谐振荡 器包括第二十一电阻，第二十一电阻的一端分别与第二十电阻的一端、第十九电阻的一端 以及第十八电阻的一端相连，第二十一电阻的另一端分别与第九电容的一端以及第八三极 管的集电极连接；第二十电阻的另一端分别与第九电容的另一端以及第七三极管的基极相 连；第十九电阻的另一端分别与第八电容的一端以及第八三极管的基极相连；第十八电阻 的另一端分别与第八电容的另一端以及第七三极管的集电极相连；第七三极管的发射极分 别与第二焊盘、第四二极管的正极、第十九电阻的另一端以及第八三极管的发射极相连。
全文摘要
本发明公开了一种全自动太阳能热水器加水控制器，该控制器包括了主机和通过四芯型号线与主机相连的探测装置。本发明中探头为一体化环氧封装，几乎不会结垢，使用寿命较内置探头长很多倍且不易损坏，保养简单易行；主机也环氧灌封，防水，防潮；主机设有三级防雷过压保护装置，安全系数非常高，且室内主机体积可以做很小，完全可以安装于标准普通接线盒内，功耗极低，电路简洁可靠。
文档编号F24J2/40GK101818949SQ20101014523
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月12日 优先权日2010年4月12日
发明者陈军 申请人:陈军