专利名称：太阳能热水器多功能控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水量、水位、温度的多功能自控装置。
现有的太阳能热水器已有许多用电加热方式来弥补太阳能在阴雨天时出现的加热不足的问题，但是这些电加热装置的功能单一，使用也不够方便。在装置的设计上往往将水位显示器与加热器分开设置，也不能看到水箱中的剩余水量，更无法实现自动控水功能。
本实用新型的目的是要提供一种可设置在太阳能热水器中的水位、水量、水温的多功能自控装置。
本实用新型是这样实施的1、水位传感器水位传感器是在一根不导磁的金属管(如铜、铝管)或塑料管中，根据水箱的深浅，自管端到管底逐次布设6-35只干簧管，另在管底部加设温度传感器，然后将管端封口，封口处装接干簧管与温度传感器的引线插头。在管外套上一个圆环形浮子，此浮子内装有磁铁。将此水位传感器垂直插入水箱中，将引线与由分压电阻R1-Rn组成一系列比较电压的输出入端相连接。当相应的干簧管闭合时，该点电位通过闭合的干簧管输出。因浮子是浮在水面上的，而浮子上的磁铁可使干簧管闭合，即可输出电压，此电压通过设在太阳能热水器的水位、水量、水温的自控装置面板上的6-35只发光管显示出浮子的位置，从而达到测量水位的目的。当发现面板上的发光管熄灭时，即表示水箱内无水，此时设在面板的水量显示发光管下面的加水指示灯自动点亮，并启开电磁阀，则自动上水。当所有的发光管都点亮时，表示水已加满，此时加水指示灯自动熄灭，并关闭供水电磁阀。装在水位、水量、水温的自控装置面板右侧的手动加水按键与手动停水按键是可以以人控方式上水或停止加水的附加装置。当按下手动上水按键时，除去水箱已满的情况外，都可开启电磁阀，并点亮加水指示灯，开始上水；当按下手动停水键时，除去水箱中已无水的情况外，都可以将电磁阀关闭，并熄灭加水指示灯，即停止加水。
2、水容量显示采用水位电压与参考电压比较的方法显示水容量。如果水的容积与水深不成线性，则根据水深与容积函数关系确定水量显示电路中R1-Rn的阻值，以此正确显示水容量。
由运算放大器组成触发器，而这个触发器的回差电压范围限定了水位在水箱内上下活动的范围。若水位传感器的信号电压低于触发器的低电平点，则触发器转换输出高电平，驱动电磁阀开启，开始加水。若水位传感器的信号电压超过触发器A点的高电平点，触发器翻转到低电平，即驱动电磁阀关闭，即自动停止加水。如果在加水的中途按动手动加水、停止加水按键也可以达到目的。
由传感器来的水位信号，分成两路，一路送到由324集成块组成的比较电路，与一系列的比较电压比较来显示水量，因为传感器来的水位电压与水位成正比，而水容量不一定与水位成正比，除非水箱是矩形的。另一路送到水位控制单元，根据水是否装满水箱，还是无水来驱动电磁阀开或闭。
电磁阀可选用12V低压驱动的常闭型电磁阀。
3、温度显示温度显示采用两位数字的数码管显示，数码管按装在水位、水量、水温的自控装置面板的左上角，其下面装有一个发光两极管作为加热指示灯。利用一块集成电路，其型号为7106或7107，来完成数据采样，转换输出，直接驱动数码管显示。
其温度控制采用一只温度设定电位器和由一个运算放大器组成的触发器。调整R12、R13的比值，即可调整此触发器的回差电压。当采用继电输出时可将回差调至3℃±1.5℃，以防止触点频繁跳动。当采用可控硅输出时，可把R12减小或取消，以使水温波动减小。
由传感器来的温度信号分成两路，一路送到7107集成块进行温度显示，另一路送到温度控制单元由控制电路与设定温度比较，如比设定温度低，则使继电器闭合，接通电路使加热器工作；如比设定温度高，则使继电器跳开，切断电路则加热器停止工作。
加热器是通过整个水箱宽度的一根金属管作为加热管防护管，管内套上一根石英玻璃管，在石英玻璃管内插入一个750-1500W的电阻丝加热器。金属防护管装在水箱的两端头的下侧，管箱之间用密封圈相接。由于加热管在金属管的中间部位，密封圈处的温度与水温接近，而石英玻璃管可起绝缘作用。
多功能控制器的总装线路如附图9所示。
采用太阳能热水器，在浴室内安装本多功能控制器，通过其面板上的温度显示数码管上显示的温度，即为水箱内存水的实际水温。如果此时温度设定的电位器旋钮设定的温度高于数码管上显示的水温，则加热指示灯亮，表示加热器正在对水加热，直至水温达到设定温度时，加热指示灯熄灭。如果水量显示低于加热时所需要的最低水位，如低于水箱容量的一半，则无论设定在什么温度，加热器都不会工作。水量显示在面板的一组发光管上，发光管全熄灭表示水箱内无水，此时加水指示灯会自动点亮，且开启电磁阀供水。在水箱内的水量不断增加时，其发光管将自动逐个点亮，直至发光管全部点亮，表示水已加满水箱。同时加水指示灯自动熄灭并停止电磁阀供水。
若不想加满水或水未用完而想加水时，可采用手动加水或停止加水的按键来控制水量、水位。
使用太阳能热水器多功能控制器后的优点是使用人可以在动态条件下观察到水箱内的实际水量、水温，对水温有特殊要求的，可以自己旋转温度设定旋钮，使其指定某个要求的温度值，即可由装置自动控制。装置可动态测量水量，然后自动加水或停止加水；当水位低于安全水位，装置可自动切断加热器电源，达到防止空烧的现象。装置可24小时连续工作。
下面将参照附图对本实用新型所指的太阳能热水器多功能控制器作详细的阐述。
附
图1是太阳能热水器多功能控制器的外形与面板配置示意图；附图2是太阳能热水器多功能控制器的水位、温度传感器的结构示意图；附图3是太阳能热水器多功能控制器的水位传感器的电路示意图；附图4是太阳能热水器多功能控制器的加热器的结构与在水箱上的安装示意图附图5是太阳能热水器多功能控制器的水位控制电路示意图；附图6是太阳能热水器多功能控制器的水量显示装置的电路示意图；附图7是太阳能热水器多功能控制器的水位控制装置的电路示意图；附图8是太阳能热水器多功能控制器的温度控制装置的电路示意图；附图9是太阳能热水器多功能控制器的电路总装配示意图。
参照附
图1，一种太阳能热水器多功能控制器是由水位温度传感器、加热器、电磁阀组成，再配上温度显示窗(1)、水量显示发光管(7)、加热指示灯(2)、温度设定旋钮(3)、加水指示灯(4)、手动加水按键(6)与手动停止加水按键(5)等构成的控制器面板构成的。其中1、水位、温度传感器参照附图2、附图3、附图5、附图9，水位传感器是在一根不导磁的金属管，如铜、铝管或塑料管(8)中，根据水箱的深浅，自管端到管底逐次布设6-35只干簧管(10)，另在管底部加设AD590测温装置构成的集成温度传感器，然后将管(8)的上端封口，封口处装接干簧管与温度传感器的引线插头(9)。在管(8)外围套上一个圆环形浮子(11)，此浮子(11)内装有磁铁。将此水位、温度传感器垂直插入水箱(12)中，将引线与由分压电阻R1-Rn组成一系列比较电压的输出入端相连接。当相应的干簧管(10)闭合时，该点电位通过闭合的干簧管(10)输出。因浮子(11)是浮在水面上的，而浮子(11)上的磁铁可使干簧管(10)闭合，即可输出电压，此电压通过设在太阳能淋浴器多功能控制器面板上的6-35只发光管(7)显示出浮子(11)的位置，从而达到测量水位的目的。当发现面板上的发光管(7)全部熄灭时，即表示水箱内无水，此时设在面板的水量显示发光管(7)下面的加水指示灯(2)自动点亮、并启开电磁阀、则自动上水。当所有的发光管(7)都点亮时，表示水已加满，此时加水指示灯(2)自动熄灭，并关闭供水电磁阀。装在太阳能热水器多功能控制器面板右侧的手动加水按键(6)与手动停水按键(7)是可以以人控方式上水或停止加水的附加装置。当按下手动加水按键(6)时，除去水箱已满的情况外，都可开启电磁阀，并点亮加水指示灯(6)，开始上水；当按下手动停水键(7)时，除去水箱中已无水的情况外，都可以将电磁阀关闭，并熄灭加水指示灯(6)，即停止加水。
2、水容量显示参照附图5、附图6、附图9，采用水位电压与参考电压比较的方法显示水容量。如果水的容积与水深不成线性，则根据水深与容积函数关系确定R1-Rn的阻值，以此正确显示水容量。
参照附图7，由运算放大器组成触发器，这个触发器的回差电压范围限定了水位在水箱内上下活动的范围。若水位传感器的信号电压低于触发器A点的低电平点，则触发器转换输出高电平，驱动电磁阀开启，开始加水。若水位传感器的信号电压超过触发器A点的高电平，触发器翻转到低电平，即驱动电磁阀关闭，即自动停止加水。如果在加水的中途按动手动加水、停止加水按键也可以达到目的。
由水位传感器来的水位信号，分成两路，一路送到由324集成块组成的比较电路，与一系列的比较电压比较来显示水量；另一路送到水位控制单元，根据水是否装满水箱，还是无水来驱动电磁阀开或闭。
电磁阀可选用12V低压驱动的常闭型电磁阀。
3、温度显示参照附图9，温度显示采用两位数字的数码管即温度显示窗(1)显示，数码管按装在太阳能热水器多功能控制器面板的左上角，其下面装有一个发光两极管作为加热指示灯(2)。利用一块集成电路，其型号为7106或7107，来完成数据采样，转换输出，直接驱动数码管即温度显示窗(1)显示。
其温度控制采用一只温度设定电位器和由运算放大器组成的触发器，调整R12、R13的比值，即可调整此触发器的回差电压。当采用继电输出时可将回差调至3℃±1.5℃，以防止触点频繁跳动；当采用可控硅输出时，可把R12减小或取消，以使水温波动减小。
由传感器来的温度信号分成两路，一路送到7107集成块进行温度显示，另一路送到温度控制单元由控制电路与设定温度比较，如比设定温度低，则使继电器闭合，接通电路使加热器工作；如比设定温度高，则使继电器跳开，切断电路则加热器停止工作。
加热器参照附图4，是通过整个水箱(12)宽度的一根金属管(13)作为加热管防护管，管内套上一根石英玻璃管(14)，在石英玻璃管(14)内插入一个750-1500W的电阻丝加热器(15)。金属防护管(13)装在水箱(12)的两端头的下侧，管(13)箱(12)之间用橡胶密封圈(16)相接。由于加热管(15)在石英玻璃管(14)的中间部位，橡胶密封圈(16)处的温度与水温接近，而石英玻璃管又可起绝缘作用。
多功能控制器的总装线路如附图9所示。
采用上述装置的太阳能热水器，在浴室或用水场所内安装多功能控制器，通过其面板上的温度显示窗的数码管(1)上显示的温度，即为水箱(12)内存水的实际水温。如果此时温度设定的电位器旋钮(3)设定的温度高于温度显示窗数码管(1)所显示的水温，则加热指示灯(2)亮，表示加热器(15)正在对水加热，直至水温达到设定温度时，加热指示灯(2)熄灭。如果水量显示低于加热时所需要的最低水位，如低于水箱容量的一半，则无论设定在什么温度，加热器(15)都不会工作。水量显示在太阳能淋浴器多功能控制器面板上的一组发光管(7)上，发光管全熄灭表示水箱(12)内无水，此时加水指示灯(4)会自动点亮，且开启电磁阀供水。在水箱内的水量不断增加时，其发光管(7)将自动逐个点亮，直至发光管(7)全部点亮，表示水已加满水箱。同时加水指示灯(4)自动熄灭并停止电磁阀供水。
若不想加满水或在水未用完时而想加水时，可采用手动加水按键(6)或停止加水的按键(5)来控制水量、水位。
使用太阳能热水器多功能控制器后的优点是使用人可以在动态条件下观察到水箱内的实际水量、水温，对水温有特殊要求的，可以自己旋转温度设定旋钮，使其指定某个要求的温度值，即可由装置自动控制。装置可动态测量水量，然后自动加水或停止加水；当水位低于安全水位，装置可自动切断加热器电源，达到防止空烧的现象。装置可24小时连续工作。
权利要求1.一种太阳能热水器多功能控制器是由水位控制器、温度控制器、加热器、电磁阀组成，其特征在于将多功能控制器的可视，可调部件全安装在一块面板上，有温度显示窗(1)、水量显示发光管(7)、加热指示灯(2)、温度设定旋钮(3)、加水指示灯(4)构成的；其中(1)、水位、温度传感器是装配成一体的水位传感器是在一根不导磁的金属管，如铜、铝管或塑料管(8)中，自管端到管底逐次布设6-35只干簧管(10)，另在管(8)的底部加设AD590测温装置构成的集成温度传感器；然后将管(8)的上端封口，封口处装接干簧管与温度传感器的引线插头(9)；在管(8)外围套上一个圆环形浮子(11)，此浮子(11)内装有磁铁；将此水位、温度传感器垂直插入水箱(12)中，将引线(9)与由分压电阻R1-Rn组成一系列比较电压的输出入端相连接；输出的电压与设在太阳能热水器多功能控制器面板上的6-35只发光管(7)相接；再点亮加水指示灯(2)、并接通电磁阀；(2)、水容量显示采用水位电压与参考电压比较的方法显示水容量，如果水的容积与水深不成线性，则根据水深与容积函数关系确定R1-Rn的阻值，得到与水容量成线性的一系列比较参考电压，以此正确显示水容量；由一个运算放大器组成触发器，而这个触发器的回差电压范围限定了水位在水箱内上下活动的范围；由水位传感器来的水位信号，分成两路，一路送到由324集成块组成的比较电路，与一系列的比较电压比较来显示水量，因为水位传感器来的与水深成线性关系的电压与水位成正比；另一路送到水位控制单元；(3)、温度显示温度显示采用两位数字的数码管即温度显示窗(1)，数码管按装在太阳能热水器多功能控制器面板的左上角，其下面装有一个发光两极管作为加热指示灯(2)；利用一块集成电路，其型号为7106或7107，来完成数据采样，转换输出，直接驱动数码管显示；其温度控制采用一只温度设定电位器(3)和由运算放大器组成的触发器，调整R12、R13的比值，以调整此触发器的回差电压；当采用继电输出时可将回差调至3℃±1.5℃；当采用可控硅输出时，可把R12减小或取消，可使水温波动减小；由传感器来的温度信号分成两路，一路送到7107集成块进行温度显示，另一路送到温度控制单元由控制电路与设定温度比较，如比设定温度低，则使继电器闭合，接通电路使加热器工作；如比设定温度高，则使继电器跳开，切断电路则加热器停止工作
2.根据权利要求1的太阳能热水器多功能控制器，其特征在于加热器是通过整个水箱(12)宽度的一根金属管(13)作为加热管防护管，管内套上一根石英玻璃管(14)，在石英玻璃管(14)内插入一个750-1500W的电阻丝加热器(15)；金属防护管(13)装在水箱(12)的两端头的下侧，管(13)箱(12)之间用橡胶密封圈(16)相接；由于加热管(15)在石英玻璃管(14)的中间部位，密封圈(16)处的温度与水温接近，而石英玻璃管又可起绝缘作用。
3.根据权利要求1的太阳能热水器多功能控制器，其特征在于其电磁阀可选用12V低压驱动的常闭型电磁阀。
4.根据权利要求1的太阳能热水器多功能控制器，其特征在于其太阳能热水器多功能控制器面板右侧装有手动加水按键(6)与手动停水按键(7)。
专利摘要太阳能热水器多功能控制器的面板上有温度显示窗、水量显示发光管、加热指示灯、温度设定旋钮、加水指示灯;主要是水位、温度传感器是在一根不导磁的金属管或塑料管中布设多只干簧管,在管底加设集成温度传感器;在管外围套上一个圆环形浮子,此浮子内装有磁铁;面板上装有多只发光管与加水指示灯并有线路与电磁阀接通;其温度控制采用了温度设定电位器,面板右侧装有手动加水与停水按键。
文档编号F24J2/40GK2283823SQ9624303
公开日1998年6月10日 申请日期1996年11月1日 优先权日1996年11月1日
发明者孔飞, 徐军, 陈海涛 申请人:孔飞, 徐军, 陈海涛