专利名称：太阳能热水器的控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能利用领域，特别涉及一种太阳能热水器的控制器。
背景技术：
在大力宣传建设节约型社会的前提下，太阳能的发展应用有很大的市场潜力。太阳能属于清洁可再生能源、具有一次性投入、节约、安全、可靠等优点，使得太阳能热水器普及率每年都以较高的幅度增加。随之发展起来的是太阳能热水器控制系统，所以太阳能热 水器的控制器也得到了普及，然而随之而来的安装、售后问题逐渐显现，现有市场上制作的线路板结构简单，也没有相应的防干扰、防漏电等保护措施，使得热水系统控制器不仅存在精度和寿命问题，还存在一些安全隐患，智能化程度也低。
实用新型内容本实用新型的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种带有智能控制系统的太阳能热水系统控制器，使得太阳能热水器使用更安全、更方便、更省心。为了实现上述目的本实用新型采取的技术方案是一种太阳能热水器的控制器，包括外壳，其特征在于，所述外壳内设有红外检测装置、单片机、输出设备驱动电路及电源，所述电源用于给控制器内部供电，所述外壳上设有显示面板及三线自定义通讯接口，所述三线自定义通讯接口连接单片机，所述三线自定义通讯接口用于连接太阳能热水器的传感器，所述红外检测装置用于将检测并处理的信号发给单片机，所述单片机根据接收到的信号通过输出设备驱动电路用于控制太阳能热水器的电加热、上水、亮屏的功能。所述红外检测装置由菲涅尔透镜、红外传感器、传感器信号处理芯片和外围电路组成，所述菲涅尔透镜镶嵌在所述外壳表面，所述红外传感器在菲涅尔透镜正下方并焊接在电路板上且第一端口连接电源，所述红外传感器的第二端口连接所述传感器信号处理芯片，所述红外传感器的第三端口接地，所述外围电路连接所述传感器信号处理芯片、所述传感器信号处理芯片连接单片机。所述传感器信号处理芯片包括第一级运算放大器、第二级运算放大器和比较器，所述第一级运算放大器连接所述第二级运算放大器，所述第二级运算放大器连接所述比较器；所述外围电路包括信号检出电路、信号放大电路、信号保持电路和限流电阻；所述信号检出电路的第一端连接所述第一级运算放大器，所述信号检出电路的第二端接地；所述信号放大电路连接所述第二级运算放大器，所述信号放大电路的第二端连接所述第一级运算放大器；所述信号保持电路的第一端连接所述比较器，所述信号保持电路的第二端接地；所述限流电阻的第一端连接所述比较器，所述限流电阻的第二端连接控制器。所述显示面板为圆形模块LED彩屏，能够显示北京时间、太阳能水温、水位、及运行状态。所述外壳上还设有第一按键、第二按键、第三按键和第四按键，所述第一按键是设置键，所述第二按键是上水键，所述第三按键是电热键，所述第四按键是定时键，四个按键分别连接单片机。所述外壳内还设有防干扰、防漏电电路。本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是相比现有技术，本实用新型太阳能热水器的控制器，具有清晰的LED显示界面，红外感应装置能智能检测用水状态，无需频繁按键，太阳能热水器配备数字信号传感器，信号传输远而且稳定，显示精准，而且具有防干扰、防漏电等保护措施有效解决了目前太阳能热水系统控制器寿命短、不安全、工作不稳定、不智能的缺点，使得太阳能热水器使用更安全、 更方便、更省心。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本实用新型实施例提供的太阳能热水器的控制器示意图；图2是本实用新型实施例提供的红外检测电路原理图；图3是本实用新型实施例提供的控制器输出设备驱动电路原理图；图4是本实用新型实施例提供的太阳能热水器的控制器的单片机示意图；图5是本实用新型实施例提供的红外检测装置流程示意图。附图中，各标号所代表的组件列表如下I.外壳，2.红外检测装置，21.为菲涅尔透镜，3.显示面板，4.三线自定义通讯接口，5.第一按键，6.第二按键，7.第三按键，8.第四按键。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。参见图1，一种太阳能热水器的控制器，包括外壳1，外壳I内设有红外检测装置
2、单片机、输出设备驱动电路及电源，电源用于给控制器内部供电，外壳I上设有显示面板3及三线自定义通讯接口 4，三线自定义通讯接口 4连接单片机，三线自定义通讯接口 4还用于连接太阳能热水器的传感器，红外检测装置2用于将检测并处理的信号发给单片机，所述单片机根据接收到的信号通过输出设备驱动电路用于控制太阳能热水器的电加热、上水、売屏的功能。作为优选，红外检测装置2由菲涅尔透镜21、红外传感器、传感器信号处理芯片和外围电路组成，所述菲涅尔透镜21镶嵌在外壳I表面，菲涅尔透镜下面的红外传感器的第一端口连接电源，红外传感器的第二端口连接所述传感器信号处理芯片，所述红外传感器的第三端口接地，所述外围电路连接所述传感器信号处理芯片、所述传感器信号处理芯片连接单片机。[0026]本实用新型的电源主要给显示面板、电路板上的各小电路模块(如按键模块、红外检测装置模块等)、各个芯片及单片机供电。三线自定义通讯接口与电路连接后直接连接单片机，即传感器采集的信号直接传给单片机，单片机通过内部程序来控制显示模块来显
/Jn ο本实用新型通过设置红外传感器、传感器信号处理芯片和外围电路，红外传感器配以菲涅尔透镜能够在一定区域内自动检测人体活动情况，再将其检测的信号传输给传感器信号处理芯片，传感器信号处理芯片将信号处理后传给单片机。单片机根据接收的数据来控制各电路模块运行实现对太阳能热水器的相关电热、上水、亮屏等功能的控制。作为优选，所述传感器信号处理芯片包括第一级运算放大器、第二级运算放大器和比较器，所述第一级运算放大器连接所述第二级运算放大器，所述第二级运算放大器连接所述比较器；所述外围电路包括信号检出电路、信号放大电路、信号保持电路和限流电阻；所述信号检出电路的第一端连接所述第一级运算放大器，所述信号检出电路的第二端接地；所述信号放大电路连接所述第二级运算放大器，所述信号放大电路的第二端连接所述第一级运算放大器；所述信号保持电路的第一端连接所述比较器，所述信号保持电路的·第二端接地；所述限流电阻的第一端连接所述比较器，所述限流电阻的第二端接单片机。具体的传感器信号处理芯片的十六个引脚为第一引脚A(可重复触发和不可重复触发控制端)、第二引脚Vo (控制信号输出端)、第三引脚RRl (输出延迟时间的调节端)、第四引脚RCl (输出延迟时间的调节端)、第五引脚RC2(触发封销时间的调节端)、第六引脚RR2(触发封销时间的调节端)、第七引脚Vss(工作电源负端)、第八引脚RESET( M置端)、第九引脚Vc (触发禁止端)、第十引脚IB(运算放大器偏置电流设置端)、第十一引脚VDD (工作电源正端)、第十二引脚20UT(第二级运算放大器的输出端)、第十三引脚2IN-(第二级运算放大器的反相输入端)、第十四引脚IIN+(第一级运算放大器的同相输入端)、第十五引脚IIN-(第一级运算放大器的反相输入端)、第十六引脚IOUT(第一级运算放大器的输出端)。如图2所示，图2为红外检测电路原理图，图中Ul为红外传感器，是一种被动红外敏感元件，它是由高热电系数材料配以滤光镜片和阻抗匹配用场效应管组成，它能以非接触方式检测出来自人体发出的红外辐射，将其转化成电信号输出，图中IC1(BISS 0001)与相关外围元件构成热释电红外传感器的信号检出、放大、保持电路，图中由电容C4、C5电阻R7、R8构成带通滤波器，图中Ul的“D”端接电源，“G”端接地，“S”端为传感器信号输出端，“S”端接ICl的14脚，经ICl内部一级信号运算放大，再通过C3电容耦合到芯片ICl内部二级运算放大器，电容C2，电阻R5、R6及芯片ICl内部运算放大器组成放大电路，经过放大的信号再由ICl内部的比较器鉴幅处理后输出到芯片ICl的2脚，电容C6、C7电阻R9、R10构成信号输出保持时间电路，芯片ICl的2脚输出信号经限流电阻Rll被控制系统控制器的单片机采集使用。第一、第二级运算放大器及比较器都集成在芯片ICl内部。其中具体的，该信号检出电路的第一端连接传感器信号处理芯片的第十五引脚IIN-和第十六引脚10UT，信号检出电路的第二端接地；该信号放大电路连接该传感器信号处理芯片的第十二引脚20UT和第十三引脚2IN-，信号放大电路的第二端连接该传感器信号处理芯片的第十六引脚IOUT ;该信号保持电路的第一端连接该传感器信号处理芯片的第二引脚Vo、第三引脚RR1、第四引脚RCl和第五引脚RC2，信号保持电路的第二端接地；该限流电阻的第一端连接传感器信号处理芯片的第二引脚Vo，限流电阻的第二端连接单片机。如图3所示，图3为控制器输出设备驱动电路，图中ULN2003是高压大电流达林顿晶体管，带负载能力强，适应于高速大功率驱动的系统，当本控制器的核心部件单片机(如图4所示)在采集到红外检测装置发来的信号时根据人的活动区域情况进行逻辑判断，继而发送电压信号给ULN2003来直接驱动继电器控制电加热、防冻带、电磁阀/上水泵的启动或停止。从而实现对太阳能热水器的相关电热、上水、亮屏等功能的控制。参见图1，本实用新型的实施例是在上一个实施例的基础上，显示面板3为圆形模块LED彩屏，能够显示北京时间、太阳能水温、水位及运行状态。本实用新型的运行状态指显示面板上的恒温图标、上水图标、电热图标、红外图标及防冻图标，这些状态启动时，都会点亮显示。
作为优选，外壳I上还设有第一按键5、第二按键6、第三按键7和第四按键8，第一按键是“设置”键，第二按键是“上水”键，第三按键是“电热”键，第四按键是“定时”键，四个键的电路直接连接单片机的，不与红外检测装置连接的。通过按键给单片机提供电压信号来控制一些功能。本控制器控制红外检测装置的开关是“设置”与“电热”键同时按住3秒钟来开启或关闭的，即通过复合键来开关红外检测装置。红外检测装置是自动控制的，手动按键不受红外的影响。本实用新型实施例的外壳I内还设有防干扰、防漏电电路。防干扰、防漏电电路通过采用现有的电路既可实现，通过防干扰、防漏电等保护措施有效解决了目前太阳能热水系统控制器不安全、工作不稳定的缺点。如图5所示，红外检测装置工作流程图，其工作原理是当系统控制器的红外检测功能启动时，有人靠近控制器并被红外感应器检测到时，显示屏点亮、同时自动上水和自动电热功能关闭；当人离开后，红外感应器检测没有人时，显示屏熄灭，控制器恢复原先的自动上水和自动电热功能。这样当人用水时无需按键，就可安全舒适用水，人走后又能保持原先的工作状态。本实施例提供的红外检测装置，通过设置红外传感器、传感器信号处理芯片和外围电路，能够在一定区域内自动检测人体活动情况，红外传感器检测到人体在设定区域活动时，会产生红外线的变化信息，红外线的变化信息经过传感器信号处理芯片进行放大，并对放大后的信号进行鉴幅处理后，转化为高低电平脉冲信号，通过控制器捕获该信号，进而根据人的活动区域情况进行逻辑判断，并实现对太阳能热水器的相关电热、上水、亮屏等功能的控制。本实用新型涉及红外感应器的应用，主要通过红外智能感应来自动检测用水状态，而且控制系统采用数字通讯接口电路及漏电保护电路，不仅增加了信号的传输距离，还能稳定并准确的接收到传感器发来的数据，使用户安全舒适的享用热水生活。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种太阳能热水器的控制器，包括外壳，其特征在于，所述外壳内设有红外检测装置、单片机、输出设备驱动电路及电源，所述电源用于给控制器内部供电，所述外壳上设有显示面板及三线自定义通讯接口，所述三线自定义通讯接口连接单片机，所述三线自定义通讯接口用于连接太阳能热水器的传感器，所述红外检测装置用于将检测并处理的信号发给单片机，所述单片机根据接收到的信号通过输出设备驱动电路用于控制太阳能热水器的电加热、上水、亮屏的功能。
2.根据权利要求I所述的太阳能热水器的控制器，其特征在于，所述红外检测装置由菲涅尔透镜、红外传感器、传感器信号处理芯片和外围电路组成，所述菲涅尔透镜镶嵌在所述外壳表面，所述红外传感器在菲涅尔透镜正下方并焊接在电路板上且第一端口连接电源，所述红外传感器的第二端口连接所述传感器信号处理芯片，所述红外传感器的第三端口接地，所述外围电路连接所述传感器信号处理芯片、所述传感器信号处理芯片连接单片机。
3.根据权利要求2所述的太阳能热水器的控制器，其特征在于，所述传感器信号处理芯片包括第一级运算放大器、第二级运算放大器和比较器，所述第一级运算放大器连接所述第二级运算放大器，所述第二级运算放大器连接所述比较器； 所述外围电路包括信号检出电路、信号放大电路、信号保持电路和限流电阻； 所述信号检出电路的第一端连接所述第一级运算放大器，所述信号检出电路的第二端接地；所述信号放大电路连接所述第二级运算放大器，所述信号放大电路的第二端连接所述第一级运算放大器；所述信号保持电路的第一端连接所述比较器，所述信号保持电路的第二端接地；所述限流电阻的第一端连接所述比较器，所述限流电阻的第二端连接控制器。
4.根据权利要求I所述的太阳能热水器的控制器，其特征在于，所述显示面板为圆形模块LED彩屏。
5.根据权利要求I所述的太阳能热水器的控制器，其特征在于，所述外壳上还设有第一按键、第二按键、第三按键和第四按键，所述第一按键是设置键，所述第二按键是上水键，所述第三按键是电热键，所述第四按键是定时键，四个按键分别连接单片机。
6.根据权利要求I所述的太阳能热水器的控制器，其特征在于，所述外壳内还设有防干扰、防漏电电路。
专利摘要本实用新型公开了一种太阳能热水器的控制器，包括外壳，所述外壳内设有红外检测装置、单片机、输出设备驱动电路及电源，所述电源用于给控制器内部供电，所述外壳上设有显示面板及按键，三线自定义通讯接口在电路板上，所述三线自定义通讯接口连接单片机，所述三线自定义通讯接口用于连接太阳能热水器的传感器，所述红外检测装置用于将检测并处理的信号发给单片机，所述单片机根据接收到的信号通过输出设备驱动电路用于控制太阳能热水器的电加热、上水、亮屏的功能。本实用新型的太阳能热水系统控制器克服寿命短、不安全、工作不稳定、不智能的缺点，使得太阳能热水器使用更安全、更方便、更省心。
文档编号F24J2/40GK202562096SQ201220015978
公开日2012年11月28日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者赵杰, 贺胜民, 李桂荣, 张跃, 王冬梅, 王国华, 方勇 申请人:皇明太阳能股份有限公司, 山东亿家能太阳能有限公司