一种水族箱恒温控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种水族箱恒温控制装置。本实用新型包括控制模块、温度传感器、加热管、水泵、加热水箱、铜管和水箱；控制模块、四个温度传感器、一个水泵和铜管设置在水箱内；四个温度传感器对称设置在水箱底部上表面，且均通过导线与控制模块相连接；铜管设置在水箱底部上表面，且通过导线与控制模块相连接；加热水箱内设置有一个温度传感器、加热管和一个水泵，且温度传感器、加热管和一个水泵均与控制模块相连接；控制模块和加热水箱均设置在水箱外侧壁。本实用新型产品灵活性高，可智能加热，运行成本低，温控控制精度高，安全系数高，温差系数小；通过强制对流进行水循环加热，极大加快水的流动速度，缩短了水族箱整体温度上升时间。
【专利说明】一种水族箱恒温控制装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电加热【技术领域】，涉及一种水族箱恒温控制装置。
【背景技术】
[0002] 随着水族箱的普及，水族箱的恒温控制显得至关重要，现今市面上的利用加热棒 加热成为主要的加热方法，根据工作原理分为双金属片控温式和热敏电阻探测温度式：
[0003] 双金属片控温式加热棒，S卩加热棒内置一双金属片，双金属片的两面使用不同材 料，热膨胀系数不同。利用该原理，在达到设定温度时，自动断开。优点是构造简单，价格低 廉，可靠性较高。缺点是使用中双金属片，不断老化，需1~2年更换一次。热敏电阻探测温 度式，加热较快，控温较精准，但缺点是当热敏电阻离开水面，加热棒便不会停止工作。以上 可以看出，两种加热棒均会造成鱼缸局部温度过热，加热区域不均匀等严重的问题。
【发明内容】
[0004] 实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出一种水族箱恒温控制装置。利用水 泵循环两个水箱中的水，并通过水箱底部的U形铜管进行散热来实现对水箱的恒温控制。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0006] 本实用新型包括控制模块、温度传感器、加热管、水泵、加热水箱、铜管和水箱；控 制模块、四个温度传感器、一个水泵和铜管设置在水箱内；四个温度传感器对称设置在水箱 底部上表面，且均通过导线与控制模块相连接；铜管设置在水箱底部上表面，且通过导线与 控制模块相连接；加热水箱内设置有一个温度传感器、加热管和一个水泵，且温度传感器、 加热管和一个水泵均与控制模块相连接；控制模块和加热水箱均设置在水箱外侧壁。
[0007] 控制模块包括单片机U1、排阻RP、第一排针接口 JP1、第二排针接口 JP2、第三排针 接口 JP3、第四排针接口 JP4、第五排针接口 JP5、显示屏接口、第一电阻R1、第二电阻R2、第 三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一晶振Y1、第二按键S2、第三按键S3、 第四按键S4、第一继电器Q1、第二继电器Q2和第三继电器Q3 ;
[0008] 单片机U1的VCC端口与5V电源相连；单片机U1的GND端口接地。第二按键S2 一端与第一电容C1 一端、5V电源相连，第二按键S2的另一端与第一电容C1的另一端、第 三电阻R3的一端、单片机U1的REST端相连，第三电阻R3的另一端接地；第一晶振Y1的1 号端口与单片机U1的XTAL1的端口、第二电容C2的一端相接，第一晶振Y1的2号端口与 单片机U1的XTAL2的端口、第三电容C3的一端相接，第二电容C2另一端与第三电容C2的 另一端相连接，且均接地；排阻RP的首端与5V电源相接，其余八个端口分别与单片机U1的 POO、P01、P02、P03、P04、P05、P06、P07 端口相接，起上拉作用。
[0009] 第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端分别与单片机U1的P34端口和单片机U1 的P35端口相接，同时与5V电源相接；第一电阻R1另一端与第三按键S3的一端相接；第二 电阻R2另一端与第四按键S4的一端相接；第三按键S3的另一端和第四按键S4的另一端接 地；第一排针接口 JP1的1号端口与单片机U1的P12端口相连，第一排针接口 JP1的2号 端口与5V电源相连，第一排针接口 JP1的3号端口与地相连；第二排针接口 JP2的1号端 口与单片机U1的P13端口相连，第二排针接口 JP2的2号端口与5V电源相连，第二排针接 口 JP2的3号端口与地相连；第三排针接口 JP3的1号端口与单片机U1的P14端口相连， 第三排针接口 JP3的2号端口与5V电源相连，第三排针接口 JP3的3号端口与地相连；第 四排针接口 JP4的1号端口与单片机U1的P15端口相连，第四排针接口 JP4的2号端口与 5V电源相连，第四排针接口 JP4的3号端口与地相连；第五排针接口 JP5的1号端口与单 片机U1的P16端口相连，第五排针接口 JP5的2号端口与5V电源相连，第五排针接口 JP5 的3号端口与地相连；第一继电器Q1的1号端口与单片机U1的P01端口相连，第一继电器 Q1的2号端口与220V交流相连，第一继电器Q1的3号端口与加热管相连；第二继电器Q2 的1号端口与单片机U1的P05端口相连，第二继电器Q2的2号端口与220V交流相连，第 二继电器Q2的3号端口与水泵相连；第三继电器Q3的1号端口与单片机U1的P07端口相 连，第三继电器Q3的2号端口与220V交流相连，第三继电器Q3的3号端口与另一个水泵 相连；显示屏接口的1号端口与单片机U1的P20 口相连，2号端口与单片机U1的P21 口相 连，3号端口与单片机U1的P22 口相连，4号端口与单片机U1的P23 口相连，5号端口与单 片机U1的P24 口相连，6号端口与5V电源相连，7号端口与单片机U1的P25 口相连，8号端 口接地。
[0010] 所述的单片机U1型号为STC12C5A64S2 ;显示屏型号为N0KIA5110 ;
[0011] 本实用新型有有益效果如下：
[0012] 1.产品灵活性高，用户可根据需要来调节温度，操作简单。
[0013] 2.可智能加热，与传统水族箱加热棒相比，产品采用继电器来控制加热管与水泵， 当温度达到需求，单片机控制继电器断开加热管，又经过一定时间以后充分利用加热管的 余温，再断开水泵。而且在测得当前水温与设定水温后，通过我们实验所得算法，可以调控 加热时间，从而实现了自动控制，从而大大减少维护的工作量，可以实现长期无人的鱼缸恒 温控制。
[0014] 3.运行成本低，本恒温控制系统以51单片机为核心控制器。51单片机便宜、实用、 简单。与传统水族箱加热棒相比，由于加热时间的缩短和水温的充分交换，使得产品整体耗 能较低。
[0015] 4.温控控制精度高，恒温后温度波动范围相比传统产品更小。
[0016] 5.安全系数高，我们实现箱外加热，隔离了恒温水箱与加热水箱，利用水泵进行箱 间温度交换，有效地避免了温度过热和不均匀现象。
[0017] 6.温差系数小，我们使用铜排管放于箱底，抽取上层温度较高水流，有效的控制了 温度均匀上升，加快的不同水层的对流，避免局部温度过高或过低的问题，并且价格低廉。
[0018] 7.本实用新型通过强制对流进行水循环加热，极大加快水的流动速度，缩短了水 族箱整体温度上升时间。
[0019] 8.底部的冷凝排管在实现平滑热交换的同时，也输入一定量的空气，增加水中溶 氧量。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为本实用新型侧视图；
[0021] 图2为本实用新型俯视图；
[0022] 图3为本实用新型控制模块局部图；
[0023] 图4为本实用新型控制模块局部图；
[0024] 图5为本实用新型控制模块局部图；
[0025] 图6为本实用新型控制模块局部图；
[0026] 图7为本实用新型控制模块局部图。
[0027] 图中，控制模块1、温度传感器2、加热管3、水泵4、加热水箱5、铜管6和水箱7。
【具体实施方式】
[0028] 以下结合附图对本实用新型作进一步说明进一步分析。
[0029] 如图1和图2所示，一种水族箱恒温控制装置，包括控制模块1、温度传感器2、加 热管3、水泵4、加热水箱5、铜管6和水箱7 ;控制模块1、四个温度传感器2、一个水泵4和 铜管6设置在水箱7内；四个温度传感器2对称设置在水箱7底部上表面，且均通过导线与 控制模块1相连接；铜管6设置在水箱7底部上表面，且通过导线与控制模块1相连接；力口 热水箱5内设置有一个温度传感器2、加热管3和一个水泵4,且温度传感器2、加热管3和 一个水泵4均与控制模块1相连接；控制模块1和加热水箱5均设置在水箱7外侧壁。
[0030] 如图3、图4、图5、图6和图7所示，控制模块1包括单片机U1、排阻RP、第一排针 接口 JP1、第二排针接口 JP2、第三排针接口 JP3、第四排针接口 JP4、第五排针接口 JP5、显示 屏接口、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第 一晶振Y1、第二按键S2、第三按键S3、第四按键S4、第一继电器Q1、第二继电器Q2和第三继 电器Q3 ;
[0031] 所述的单片机U1型号为STC12C5A64S2 ;显示屏型号为N0KIA5110 ;
[0032] 如图3所示，单片机U1的VCC端口与5V电源相连；单片机U1的GND端口接地。 第二按键S2 -端与第一电容C1 一端、5V电源相连，第二按键S2的另一端与第一电容C1的 另一端、第三电阻R3的一端、单片机U1的REST端相连，第三电阻R3的另一端接地；第一晶 振Y1的1号端口与单片机U1的XTAL1的端口、第二电容C2的一端相接，第一晶振Y1的2 号端口与单片机U1的XTAL2的端口、第三电容C3的一端相接，第二电容C2另一端与第三 电容C2的另一端相连接，且均接地；排阻RP的首端与5V电源相接，其余八个端口分别与单 片机 U1 的 POO、P01、P02、P03、P04、P05、P06、P07 端口相接，起上拉作用。
[0033] 如图7所示，第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端分别与单片机U1的P34端 口和单片机U1的P35端口相接，同时与5V电源相接；第一电阻R1另一端与第三按键S3的 一端相接；第二电阻R2另一端与第四按键S4的一端相接；第三按键S3的另一端和第四按 键S4的另一端接地。
[0034] 如图6所示，第一排针接口 JP1的1号端口与单片机U1的P12端口相连，第一排 针接口 JP1的2号端口与5V电源相连，第一排针接口 JP1的3号端口与地相连；第二排针 接口 JP2的1号端口与单片机U1的P13端口相连，第二排针接口 JP2的2号端口与5V电 源相连，第二排针接口 JP2的3号端口与地相连；第三排针接口 JP3的1号端口与单片机U1 的P14端口相连，第三排针接口 JP3的2号端口与5V电源相连，第三排针接口 JP3的3号 端口与地相连；第四排针接口 JP4的1号端口与单片机U1的P15端口相连，第四排针接口 JP4的2号端口与5V电源相连，第四排针接口 JP4的3号端口与地相连；第五排针接口 JP5 的1号端口与单片机U1的P16端口相连，第五排针接口 JP5的2号端口与5V电源相连，第 五排针接口 JP5的3号端口与地相连。
[0035] 如图5所示，第一继电器Q1的1号端口与单片机U1的P01端口相连，第一继电器 Q1的2号端口与220V交流相连，第一继电器Q1的3号端口与加热管3相连；第二继电器 Q2的1号端口与单片机U1的P05端口相连，第二继电器Q2的2号端口与220V交流相连， 第二继电器Q2的3号端口与水泵4相连；第三继电器Q3的1号端口与单片机U1的P07端 口相连，第三继电器Q3的2号端口与220V交流相连，第三继电器Q3的3号端口与另一个 水泵4相连；
[0036] 如图4所示，显示屏接口的1号端口与单片机U1的P20 口相连，2号端口与单片机 U1的P21 口相连，3号端口与单片机U1的P22 口相连，4号端口与单片机U1的P23 口相连， 5号端口与单片机U1的P24 口相连，6号端口与5V电源相连，7号端口与单片机U1的P25 口相连，8号端口接地。
[0037] 本实用新型的工作过程如下：
[0038] 首先，水族箱恒温控制装置通电，单片机U1通过10端口发出温度检测信号，温度 传感器计算式为：
[0039] T emp erature = (T emp 14 T emp2 ) *0.0625
[0040] Temperature为温度传感器2所测得温度，Tempi为温度传感器2寄存器中前八位 数据，Temp2为温度传感器2寄存器中后八位数据。测得数据后返回单片机U1进行处理。
[0041] 然后单片机U1比较判断加热水箱5和水箱7之间的温度差：
[0042] (1)如果用户设定的温度与水箱7实际温度高0. 5摄氏度相差0. 5度以内，则单片 机U1通过10端口 P01、P05、P07分别给第一、第二、第三继电器发送信号，打开加热管3和 两个水泵4,通过水泵4把加热水箱5里的水运送到水箱7底部的铜管6 ;同时水箱中的水 泵4把水箱7中的水运送到加热水箱5中，通过水泵4搬运水实现水循环；
[0043] (2)加热一段时间以后，如果用户设定的温度比水箱7中的温度高0.5摄氏度以 内，则单片机U1通过10端口的P01、P05、P07分别给第一继电器Q1发送信号，关闭加热管 3,利用加热水箱5中水的余热给水箱7加热；
[0044] (3) -段时间后，如果用户设定的温度小于等于水箱7中的温度，
[0045] 则单片机U1通过10端口的P01、P05、P07分别给第一、第二、第三继电器Ql、Q2、 Q3发送信号，关闭加热管3、水泵4,进入低功耗模式。
[0046] 此后，一直循环步骤（1)?（3 )过程。
【权利要求】
1. 一种水族箱恒温控制装置，其特征在于包括控制模块、温度传感器、加热管、水泵、 加热水箱、铜管和水箱；控制模块、四个温度传感器、一个水泵和铜管设置在水箱内；四个 温度传感器对称设置在水箱底部上表面，且均通过导线与控制模块相连接；铜管设置在水 箱底部上表面，且通过导线与控制模块相连接；加热水箱内设置有一个温度传感器、加热管 和一个水泵，且温度传感器、加热管和一个水泵均与控制模块相连接；控制模块和加热水箱 均设置在水箱外侧壁。
2. 如权利要求1所述的一种水族箱恒温控制装置，其特征在于控制模块包括单片机 U1、排阻RP、第一排针接口 JP1、第二排针接口 JP2、第三排针接口 JP3、第四排针接口 JP4、第 五排针接口 JP5、显示屏接口、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电 容C2、第三电容C3、第一晶振Y1、第二按键S2、第三按键S3、第四按键S4、第一继电器Q1、第 二继电器Q2和第三继电器Q3 ; 单片机U1的VCC端口与5V电源相连；单片机U1的GND端口接地；第二按键S2 -端 与第一电容C1 一端、5V电源相连，第二按键S2的另一端与第一电容C1的另一端、第三电阻 R3的一端、单片机U1的REST端相连，第三电阻R3的另一端接地；第一晶振Y1的1号端口 与单片机U1的XTAL1的端口、第二电容C2的一端相接，第一晶振Y1的2号端口与单片机 U1的XTAL2的端口、第三电容C3的一端相接，第二电容C2另一端与第三电容C2的另一端 相连接，且均接地；排阻RP的首端与5V电源相接，其余八个端口分别与单片机U1的P00、 P01、P02、P03、P04、P05、P06、P07 端口 相接，起上拉作用； 第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端分别与单片机U1的P34端口和单片机U1的 P35端口相接，同时与5V电源相接；第一电阻R1另一端与第三按键S3的一端相接；第二电 阻R2另一端与第四按键S4的一端相接；第三按键S3的另一端和第四按键S4的另一端接 地；第一排针接口 JP1的1号端口与单片机U1的P12端口相连，第一排针接口 JP1的2号 端口与5V电源相连，第一排针接口 JP1的3号端口与地相连；第二排针接口 JP2的1号端 口与单片机U1的P13端口相连，第二排针接口 JP2的2号端口与5V电源相连，第二排针接 口 JP2的3号端口与地相连；第三排针接口 JP3的1号端口与单片机U1的P14端口相连， 第三排针接口 JP3的2号端口与5V电源相连，第三排针接口 JP3的3号端口与地相连；第 四排针接口 JP4的1号端口与单片机U1的P15端口相连，第四排针接口 JP4的2号端口与 5V电源相连，第四排针接口 JP4的3号端口与地相连；第五排针接口 JP5的1号端口与单 片机U1的P16端口相连，第五排针接口 JP5的2号端口与5V电源相连，第五排针接口 JP5 的3号端口与地相连；第一继电器Q1的1号端口与单片机U1的P01端口相连，第一继电器 Q1的2号端口与220V交流相连，第一继电器Q1的3号端口与加热管相连；第二继电器Q2 的1号端口与单片机U1的P05端口相连，第二继电器Q2的2号端口与220V交流相连，第 二继电器Q2的3号端口与水泵相连；第三继电器Q3的1号端口与单片机U1的P07端口相 连，第三继电器Q3的2号端口与220V交流相连，第三继电器Q3的3号端口与另一个水泵 相连；显示屏接口的1号端口与单片机U1的P20 口相连，2号端口与单片机U1的P21 口相 连，3号端口与单片机U1的P22 口相连，4号端口与单片机U1的P23 口相连，5号端口与单 片机U1的P24 口相连，6号端口与5V电源相连，7号端口与单片机U1的P25 口相连，8号端 口接地。
3. 如权利要求2所述的一种水族箱恒温控制装置，其特征在于述的单片机U1型号为
【文档编号】G05D23/30GK203838578SQ201420180686
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】余善恩, 熊伟鹏, 王天兴, 陆建锋 申请人:杭州电子科技大学