专利名称：太阳能热水器温控上水装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种太阳能热水器温控上水装置，属于温控上水装置技术领域。
背景技术：
资源是社会经济发展的物质基础，许多资源(如煤、石油、天然气等)是不可再生的，而且在利用过程中会带来环境污染，人类繁衍生息的物质和环境基础受到严峻挑战。太阳能作为ー种取之不尽、用之不竭的可再生资源，有节能、环保、低碳，安全和可持续利用等优点，成为开发利用的首选。从节能环保的角度讲，使用太阳能热水器不会对环境造成污染，同时节约了大量能源，社会效益明显，使用前景广阔。使用太阳能热水器所遇到的问题主要有两种ー是水位低于警戒位，容易产生空管现象，空晒时管内温度非常高，减低设备 的使用寿命；ニ是为避免空管空晒，故水箱内无水或第一次上水必须在日出前或太阳落山半小时后进行，给使用者带来不便。三是如何根据天气情况，决定上水量，以保证洗浴时适当的水温，保证洗浴的舒适度。
发明内容本实用新型的目的是为了解决现有太阳能热水器存在的水位低于警戒位，容易产生空管现象，空晒时管内温度非常高，减低设备的使用寿命；为避免空管空晒，故水箱内无水或第一次上水必须在日出前或太阳落山半小时后进行，给使用者带来不便的问题，进而提供一种太阳能热水器温控上水装置。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种太阳能热水器温控上水装置，包括集热器、下降水管、循环水箱、备用水箱、上升水管、注冷水管、出热水管、主控系统和水位检测装置，所述集热器的下部和循环水箱的底部通过管路相连通，上升水管的一端与集热器的上部相连通，上升水管的另一端与循环水箱的上部相连通，水位检测装置设置在循环水箱内，循环水箱的下部连接有出热水管，下降水管的一端与循环水箱的底端相连通，下降水管的另一端与备用水箱的底端相连通，主控系统与下降水管相连接，注冷水管与备用水箱的上部相连通。本实用新型的有益效果可以使水箱水位保持最低警戒水位，不出现空管现象；并且使水箱内的水保持最低温度，达到随时用水目的；同时使在日照不够的情况下进行辅助加热，解决日照不足时用水难的问题。本实用新型能够有效利用太阳能这ー环保低碳的可再生资源，提高太阳能热水器的使用寿命，确保用户使用的安全、方便和舒适。
图I是本实用新型一种太阳能热水器温控上水装置的结构示意图；图2是系统的结构框图；图3是显示电路图；图4是水位检测电路图；[0011]图5是水位信号上传电路图；图6是水温測量电路图；图7是水温控制电路图；图8是水位控制电路图；图9是按键电路图；图10是报警电路图；图11是电源电路图；图12是单片机最小系统电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型做进ー步的详细说明本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。如图I所示，本实施例所涉及的一种太阳能热水器温控上水装置，包括集热器1-1、下降水管1-2、循环水箱1-3、备用水箱1-4、上升水管1-5、注冷水管1_6、出热水管1-7、主控系统1-8和水位检测装置1-9，所述集热器1-1的下部和循环水箱1-3的底部通过管路相连通，上升水管1-5的一端与集热器1-1的上部相连通，上升水管1-5的另一端与循环水箱1-3的上部相连通，水位检测装置1-9设置在循环水箱1-3内，循环水箱1-3的下部连接有出热水管1-7，下降水管1-2的一端与循环水箱1-3的底端相连通，下降水管1-2的另一端与备用水箱1-4的底端相连通，主控系统1-8与下降水管1-2相连接，注冷水管1-6与备用水箱1-4的上部相连通。集热器1-1按最佳倾角放置，集热器1-1吸收太阳辐射后，集热器内温度上升，水温也随之升高。水温升高后，水的比重减轻，热水便经上升水管1-5进入循环水箱1-3上部。而循环水箱1-3下部的冷水比重较大，就通过管路流到集热器1-1下方，冷水在集热器1-1内受热后又上升。这样不断对流循环，水温逐渐提高，直到集热器1-1吸收的热量与散失的热量相平衡时，水温不再升高。备用水箱1-4供给循环水箱1-3所需的冷水。当水位或水温低于警戒线时，主控系统1-8会发出声光报警。如图2所示，所述主控系统1-8包括水位传感器I、温度传感器2、整形电路3、电源电路4、键盘控制电路5、单片机6、报警电路7、温度控制电路8、水位控制电路9、LCD显示器10和电磁阀11，所述水位传感器I的输出端与整形电路3的输入端相连接，所述温度传感器2、整形电路3、电源电路4和键盘控制电路5的输出端分别与单片机6的输入端相连接，所述报警电路7、温度控制电路8、水位控制电路9和LCD显示器10的输入端分别于单片机6的输出端相连接，水位控制电路9的输出端与电磁阀11相连接，温度控制电路8的输出端与循环水箱1-3相连接。电源电路4对单片机6进行上电，让单片机保持工作状态，水位測量电路和水温测量电路测得的水位和水温信息传达到单片机内部，由LCD显示器10显示出水温和水位信息，再由单片机6决定是否启动温度控制和水位控制电路。当水位传感器I检测到水位低于警戒线时，输出电压信号经整形电路3，产生稳定的低电平去触发单片机6的外中断，并控制报警电路7发出报警信号，同时借助水位控制电路9打开电磁阀11上水直到水位上线。同时温度传感器2检测水温，将温度信号传给单片机6，温度低于下限时，启动温度控制电路8对循环水箱1-3中的水进行电加热。系统还可以根据天气用键盘电路4控制温度和水位的初始设置值。如图3所示,液晶显示器IXD1602主要显示水位和水温的上限值和当前值。液晶显示器IXD1602的D0 D7端ロ分别连接单片机U5的PO. (ΓΡΟ. 7 ロ，Pl ロ内部没上拉电阻所以连接上拉电阻。液晶显示器IXD1602能够同时显示32个字符，采用标准的16脚接ロ，其中第I脚VSS为电源地；第2脚VDD接5V电源正极；第3脚V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过ー个IOK的电位器调整对比度)；第4脚RS为寄存器选择，高电平I时选择数据寄存器、低电平O时选择指令寄存器；第5脚RW为读写信号线，高电平⑴时进行读操作，低电平(O)时进行写操作；第6脚E (或EN)端为使能(Enable)端；第7 14脚D(TD7为8位双向数据端；第15^16脚空脚或背灯电源，15脚背光正极，16脚背光负极。如图4所示，在下到水箱中的电极后，接上拉电阻R19，R21, R23, R25后，分别接4个PNP三极管Q2，Q3，Q6, Q7来放大水位信号，接入锁存器U4的D4，，D5，D6，D7端ロ。如图5所示，在水箱内水位信号由D4，D5，D6，D7传入到锁存器U4的D4 D7端ロ，再由Q4 Q7端ロ传给单片机U5的Pl. 3>1. 4端ロ。当水位没达到指定高度吋，电极端变为低电平，锁存器U4的对应输入端D为低电平，输出端Q为低电平，即对应的LED发光二极管接低电平，灯亮。当水位上升超过指定高度时，锁存器U4输入端数据1，输出为1，即LED负极接高电平，灯灭。锁存器U4的OE端接地，保持低电平；LE端一直保持高电平。通过发光ニ极管让人得知水位信息，通过锁存器让单片机得到水位信息。如图6所示，水温测量电路用不锈钢做成U字类似子弹壳，前段擦ー些导热硅脂，装好后用704硅橡胶填充，把DS18B20装入其中就可以测量水温，导线的密封性要好。通过数字温度传感器DS18B20的单总线端ロ DQ把测得水温数字信号传输给单片机的Pl. 7端□。如图7所示，单片机U5的引脚Pl. O输出高低电平，来控制光电耦合器U3中发光ニ极管的导通和断开，即在接收端的三极管的导通和断开。当光耦导通吋，NPN型三极管Ql的基极处于高电平，三极管导通，即继电器JD导通，线圈磁力把开关Kl合上导通，则电加热器HOT接上220v的交流电，开始加热。如图8所示，通过单片机对引脚Pl. 2给出高低电平，使光电耦合器U6中发光二极管导通或断开，进而控制接收端的三极管Q4的导通和断开。当光耦U6导通吋，NPN型三极管Q4的基极处于高电平，三极管Q4导通，继电器JD导通，电磁阀MOTOR控制打开自来水的开关，自动上水。如图9所示，在本设计中采用了按键模块对已设定的温度和水位的初始上限值进行更改，上拉电阻(R34 R37)连接到单片机的(P3. O P3. 3) ロ，采用了 4个按键(SI S4)，分别控制水温和水位上限值的加減。其中SI是水位加1，S2是水位减1，S3是水温加1，S4是水温减I。如图10所示，当单片机处理水位信息时发现没有水位信息或低于水位下限时，在单片机的Pl. 2脚给出高电平，触发三极管Q5导通，这时声光报警器BUZZER开始鸣响。如图11所示，通过变压器T2把220V交流电分别转化成15V的交流电压，再通过单向桥式整流电路(D5 D8)变交流电压为直流电压15V，经滤波电容(C4，C5)，稳压芯片7812输出+12V直流电压，供继电器和光耦使用。若将T2中的变压器输出为9V，将稳压芯片7812换成7805，调整电容值，输出直流电压+5伏，供单片机AT89C51和外围电路使用如图12所示，单片机U5的RST端ロ与电阻R30和电解电容C8相连，EA ロ接+5V电压，构成自动复位电路。XTALl和XTAL2 ロ接晶振电路(C9，C10，Yl )，保证给单片机时钟脉冲。I/O ロ PO. (ΓΡ0. 7、P2. 4>2. 6作为IXD1602显示屏的驱动电路用来传输数据。I/Oロ Pl. O、Pl. I作为自动加热和加热水的驱动电路，用来对加热和加水电路传输数据。Pl. 2ロ作为报警电路的驱动电路，用来给报警电路传输数据，PI. 3 P1. 6 ロ连接水位測量电路，用来接收水位电路传输的数据，Pl. 7 ロ用来连接水温測量电路，用来接受水温測量电路传输的数据。Ρ3.(ΓΡ3. 3 ロ连接按键电路，用来接受按键电路传输的数据。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，这些具体实施方式
都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求1.一种太阳能热水器温控上水装置，包括集热器、下降水管、循环水箱、备用水箱、上升水管、注冷水管、出热水管、主控系统和水位检测装置，其特征在于，所述集热器的下部和循环水箱的底部通过管路相连通，上升水管的一端与集热器的上部相连通，上升水管的另一端与循环水箱的上部相连通，水位检测装置设置在循环水箱内，循环水箱的下部连接有出热水管，下降水管的一端与循环水箱的底端相连通，下降水管的另一端与备用水箱的底端相连通，主控系统与下降水管相连接，注冷水管与备用水箱的上部相连通。
2.根据权利要求I所述的太阳能热水器温控上水装置，其特征在于，所述主控系统包括水位传感器、温度传感器、整形电路、电源电路、键盘控制电路、单片机、报警电路、温度控制电路、水位控制电路、LCD显示器和电磁阀，所述水位传感器的输出端与整形电路的输入端相连接，所述温度传感器、整形电路、电源电路和键盘控制电路的输出端分别与单片机的输入端相连接，所述报警电路、温度控制电路、水位控制电路和LCD显示器的输入端分别于单片机的输出端相连接，水位控制电路的输出端与电磁阀相连接，温度控制电路的输出端与循环水箱相连接。
专利摘要本实用新型提供了一种太阳能热水器温控上水装置，本实用新型所述集热器的下部和循环水箱的底部通过管路相连通，上升水管的一端与集热器的上部相连通，上升水管的另一端与循环水箱的上部相连通，水位检测装置设置在循环水箱内，循环水箱的下部连接有出热水管，下降水管的一端与循环水箱的底端相连通，下降水管的另一端与备用水箱的底端相连通，主控系统与下降水管相连接，注冷水管与备用水箱的上部相连通。本实用新型可以使水箱水位保持最低警戒水位，不出现空管现象；并且使水箱内的水保持最低温度，达到随时用水目的；同时使在日照不够的情况下进行辅助加热，解决日照不足时用水难的问题，提高了太阳能热水器的使用寿命。
文档编号F24J2/40GK202420003SQ201220021918
公开日2012年9月5日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者吕中志, 张桂凤, 房俊杰, 王国新 申请人:吕中志