一种太阳能辅助电蓄热式取暖系统综合智能控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种控制装置，具体是一种太阳能辅助电蓄热式取暖系统综合智能控制装置。

背景技术：

太阳能是一种清洁环保的能源，也是现代化能源领域最受关注的能源之一，现代对太阳能的转化和研究已经成为能源领域的重中之重，太阳能热水器、太阳能路灯等都是常见的太阳能设备，从而取代以煤炭发电作为供能的一些用电设备，达到节能减排的目的。

本控制装置是针对当前环境污染严重，根据国家《煤改电》政策，研发的太阳能辅助电蓄热式取暖系统综合智能控制装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种太阳能辅助电蓄热式取暖系统综合智能控制装置以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种太阳能辅助电蓄热式取暖系统综合智能控制装置，包括电脑控制部分和电源驱动部分，所述电脑控制部分包括主控MCU电路、时钟电路、触摸按键、声音电路、显示与显示驱动电路、室内温度采集接口和电源驱动通讯接口，主控MCU电路分别连接时钟电路、触摸按键、声音电路、显示与显示驱动电路、室内温度采集接口和电源驱动通讯接口，电源驱动部分包括开关电源电路、电脑控制通讯接口、补水驱动电路、电热带驱动电路、循环驱动电路、加热驱动电路、电动阀A驱动电路、传感器接口电路和水箱温度接口电路，开关电源电路分别连接电脑控制通讯接口、补水驱动电路、电热带驱动电路、循环驱动电路、加热驱动电路、电动阀A驱动电路、传感器接口电路和水箱温度接口电路，电脑控制通讯接口还分别连接补水驱动电路、电热带驱动电路、循环驱动电路、加热驱动电路、电动阀A驱动电路、传感器接口电路和水箱温度接口电路，所述电脑控制部分通过电源驱动通讯接口与电源驱动部分的电脑控制通讯接口相连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述室内温度采集接口还连接外接温度探头。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型将定时关机、定时开机、自动加热、自动循环、智能温控、自动补水、保护等多种功能于一体，有三个工作模式(自动/手动/夏天)供用户选择。触摸按键，灵敏度高，可靠稳定，可有效的防止水和灰尘的影响。彩色LED显示屏，会将北京时间、水箱温度、室内温度、太阳能温度和系统的工作状态等显示在面板上，非常醒目、美观。结构紧凑，安装方便，操作简单，性能安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的电脑控制部分方框图；

图2为本实用新型的电源驱动部分方框图；

图3为主控MCU电路的电路图；

图4为触摸按键的电路图；

图5为显示与显示驱动电路的电路图；

图6为时钟电路的电路图；

图7为室内温度采集电路的电路图；

图8声音电路的电路图；

图9为通讯接口电路的电路图；

图10为开关电源电路的电路图；

图11为加热驱动电路的电路图；

图12为循环电路的电路图；

图13为加热带驱动电路的电路图；

图14为电动阀A驱动电路的电路图；

图15为补水驱动电路的电路图；

图16为传感器接口电路的电路图；

图17为水箱温度传感器电路的电路图；

图18为与电脑控制电路的通讯接口电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-18，本实用新型实施例中，一种太阳能辅助电蓄热式取暖系统综合智能控制装置，包括电脑控制部分和电源驱动部分，所述电脑控制部分包括主控MCU电路、时钟电路、触摸按键、声音电路、显示与显示驱动电路、室内温度采集接口和电源驱动通讯接口，主控MCU电路分别连接时钟电路、触摸按键、声音电路、显示与显示驱动电路、室内温度采集接口和电源驱动通讯接口，电源驱动部分包括开关电源电路、电脑控制通讯接口、补水驱动电路、电热带驱动电路、循环驱动电路、加热驱动电路、电动阀A驱动电路、传感器接口电路和水箱温度接口电路，开关电源电路分别连接电脑控制通讯接口、补水驱动电路、电热带驱动电路、循环驱动电路、加热驱动电路、电动阀A驱动电路、传感器接口电路和水箱温度接口电路，电脑控制通讯接口还分别连接补水驱动电路、电热带驱动电路、循环驱动电路、加热驱动电路、电动阀A驱动电路、传感器接口电路和水箱温度接口电路，所述电脑控制部分通过电源驱动通讯接口与电源驱动部分的电脑控制通讯接口相连接。

室内温度采集接口还连接外接温度探头。

本实用新型的工作原理是：本装置的电路有电脑控制和电源驱动两大部分组成。

电脑控制部分：对采集到的室内温度、管温、太阳能温度、水箱温度、水位等模拟信号转换为数字信号，再经过运算、比较等处理进而输出到电源驱动电路进行相应的控制。

电源驱动部分：提供整机所需的电源；采集管温、太阳能温度、水箱温度、水位的模拟信号；驱动补水、加热、循环、转换、防冻等多路动作器件。

作为本实用新型的一种实施例，其中：

主控MCU电路如图3所示，是以微处理器U1.1为主要元件和部分外围元件所组成，U1.1的1、2脚是与“触摸按键电路”的通讯口(I²C)，接收“触摸按键电路”送来的数据，经CPU识别出键位，且执行相应的操作。

26、27、28脚是与“显示驱动电路”的串行通讯接口，将各种需要显示的数据通过这个串口送到显示驱动。电路中的R1.1、R1.2、R1.3是上拉电阻。

23、24、25脚是与“时钟电路”的串行通讯接口，用于对时钟电路的的数据进行读写操作。电路中的R1.4、R1.5、R1.6是上拉电阻。

3脚是水箱温度模拟信号AD转换口，4脚是管道温度模拟信号的AD转换口，5脚 是太阳能温度模拟信号的AD转换口， 7脚是室内温度模拟信号的AD转换口，以上四路AD转换将各自的模拟信号转换数字信号再换算成温度用来显示和控制。6脚是水位模拟信号的AD转换口，检测水位及控制补水。

U1.1的8脚是补水驱动口，当检测太阳能水位已下降到下限时，U1.1的8脚 输出低电平驱动补水电磁阀进行补水，检测到是上限水位时8脚置高电平，停止补水。

U1.1的9脚 此脚是循环驱动口，根据检测到的室内温度以及其它条件决定是否驱动循环，低电位时驱动循环。高电位时停止循环

U1.1的10脚是防冻(电热带)驱动口，当检测到管道温度低于4度时，拉低驱动口使电热带加热，当检测到管道温度上升到15度时，置高驱动口，停止防冻。

U1.1的22脚是蜂鸣器的驱动口，驱动蜂鸣器鸣叫。

U1.1的18、19脚，两线磁保持继电器的加热驱动口，如果是用电热管加热，当检测到水箱温度小于规定最低值时，此两脚输出一个正脉冲(R低 L高)，使磁保持继电器吸合，给加热管供电加热。当检测到水箱温度大于规定最高值时，此两脚输出一个负脉冲(R高 L低)，使磁保持继电器断开，停止加热。如果是电磁加热，当检测到水箱温度小于规定最低值时只有U1.1的18脚输出高电平(19脚不用)，驱动4100继电器打开电磁加热。当检测到水箱温度大于规定最高值时，U1.1的18脚拉低，断开电磁加热。

U1.1的20、21脚，两线电动阀A的驱动口，电动阀A是太阳能和电取暖的方式切换阀，当检测到太阳能温度大于最高规定值，或大于太阳能温度与水箱温度的规定的最大温差值时，此两口线输出R(20脚)高，L(21脚)低，使电动阀A转向太阳能端，如果检测到太阳能温度低于最低规定值时，且小于太阳能温度与水箱温度的规定的最小温差值时此两口线输出R(20脚)低，L(21脚)高，使电动阀A转向电取暖端。

U1.1的11、13脚，电动阀B 的驱动口，备用。

U1.1的12脚 正5V 电源。

U1.1的14脚接地

电容C13、C14是滤波电容。J1.1程序写入口。

触摸按键电路如图4所示，触摸按键电路是由U1.4和外围元件组成，S1~S6分别是6个感应按键检测输入端，当某输入端有触摸时,芯片会通过感应电容的改变，确定被触摸的键位，并在芯片中形成一组数据，通过U1.4的14、15脚以I²C的通讯方式传输到CPU。C1.6是收集电荷电容，C1.7是灵敏度设置电容，C1.5滤波电容，R1.7是上拉电阻。16脚电源，1脚 接地。

显示与显示驱动电路如图5所示，显示与显示驱动电路是由U1.3与显示屏DIS1-2共同构成，U1.3的1、2、3脚是与“主控MCU电路”的串行通讯接口，接收“主控MCU电路”的显示数据，U1.3的5~15脚，是段输出，16~18、20、21、23、24是位输出。段和位输出，分别接到显示屏的对应引脚，U1.3将CPU传输的显示数据进行锁存、处理，经段、位输出口按一定的频率刷新驱动显示屏，使显示屏显示相应的信息。

时钟电路如图6所示，由U1.2和外围元件构成的时钟电路，U1.2是一种带串行通讯接口的实时时钟芯片，可提供秒、分、时、日、星期、月和年(这里只用了秒、分和时)，通过5、6、7脚通讯接口与MCU进行读写数据通讯，Y1是晶振，C1.9、C1.10是补偿电容，C1.8是滤波电容。E1内部电池，为了掉电时维持时钟走时。

室内温度采集接口电路如图7所示：这部分电路只有电阻R1.15、电容C1.11和接插件J1.3构成。外接室温探头插到J1.3上，当室温发生变化时，5V电源VCC通过电阻R1.15、外接室温探头，在T-door点产生一个对应的电压信号，将这个信号送到MUC进行AD转换和处理得到温度值。电容C1.11是滤波电容，防干扰。

声音电路如图8所示，从CPU送来的信号通过电阻R1.14加到三极管Q11的基极，经三极管放大后驱动蜂鸣器bu1发声。

与电源驱动电路的通讯接口电路如图9所示，此接口电路通过外接排线与电源驱动电路进行数据交换。接插件J1.2的各脚与电源驱动电路的通讯口的各脚一一对应。用来接收电源驱动电路传送的相关信息，同时也将有关数据发送到电源驱动电路，以便完成对设备的各种控制。

开关电源电路如图10所示，开关电路由电源芯片U1、开关变压器B1和其它电子元件所组成。可输出DC12V和DC5V电源电压，为整机各部分电路提供电源。

~220V市电接到L-IN和N-IN两端，~220V通过保险丝、共模抑制电感、再经D1、D2、D3、D4组成的桥式整流，整流后的电压经C2滤波，在C2两端得到300V左右的直流高压。此300V的直流高压经过开关变压器的初级传至芯片U1的COLLECTOR端（5678引脚）,U1通过内建电路使其起振，进入正常的开关状态，开关电流经开关变压器初级耦合到次级，经整流二极管D6整流，电容C7、L2、C8滤波输出一个12V的直流电压再经三端稳压块输出一个5V 直流电压，C10、C11是滤波电容。电阻R5、R6、R2、R3、R4、精密基准电压源U2、光耦合器U2配合用来稳定输出电压。当输出电压升高时，U2的作用使U1的3脚电压升高，U1的振荡频率降低，迫使输出电压降低，反之亦然。

加热驱动电路如图11所示，采用加热管加热的驱动电路，由U4、TVS1管、磁保持继电器K1、K2构成， U4是磁保持驱动芯片。

从MCU送来的两路控制信号加到驱动的输入端 heat-R(U4的4脚)和heat-L(U4的5脚)。当heat-R(U4的4脚)送来的是低电位，heat-L(U4的5脚)送来的是200ms的正脉冲时，U4会输出200ms的1脚负 7脚正的脉冲，使两个磁保持继电器同时吸合，加热管开始加热。当heat-L(U4的5脚)送来的是低电位，heat-R(U4的4脚)送来的是200ms的正脉冲时，U4会输出200ms的1脚正 7脚负的脉冲，两个磁保持继电器同时释放，加热管停止加热。TVS管是防反峰保护管。

如果采用的是电磁能、空气能及燃气加热，则有电阻R8、R9、三极管Q1、二极管D8、继电器K3组成电磁能、空气能及燃气加热的电源开关电路。当heat-R接收到CPU送来的高电平时，三极管Q1导通，继电器K3吸合，接通电磁加热的电源，开始加热。当heat-R接收到CPU送来的低电平时，Q1截止，K3释放，停止加热。

循环电路如图12所示，cyc端是由MCU根据条件确定送来高电平或低电平，当送来的是低电平时，Q2导通，使Q3导通，继电器K4吸合，接通循环泵~220V电源，开始循环。当送来的是低电平时，Q2截止，使Q3截止，继电器K4释放，断开循环泵电源，停止循环 。D9是防反峰二极管，防止反峰电压击穿三极管。N-IN和L-IN接~220V，端子J5接循环泵。

电热带驱动电路如图13所示，当MCU检测到管道温度≤4度时，输出一个低电平加到belt端，此低电平通过R12使三极管Q4导通，三极管Q5导通，继电器K5吸合，~220V加到电热带上，使其加热。当MCU检测到管道温度≥15度时，输出一个高电平加到belt端，此高电平使三极管Q4、Q5截止，继电器K5释放，电热带断电。停止加热。J5端子接电热带的引线，L-IN和N-IN接~220V。

电动阀A驱动电路如图14所示，2端子接电动阀A。这部分电路主要完成太阳能方式和电取暖方式的转换驱动。

MCU会通过检测到的太阳能温度和水箱温度以及其差值等条件，判断所要应用的工作方式。

当太阳能方式条件成立时，输出30S的电平信号到U4的输入端(U4的4脚正，5脚负)，使输出端输出30S(使电动阀到位)的1脚正，7脚负的驱动电平，使电动阀转到太阳能端口。

当太阳能方式条件不成立时，输出30S的电平信号到U4的输入端(U4的4脚负，5脚正)，使输出端输出30S(使电动阀到位)的1脚负，7脚正的驱动电平，使电动阀转到电取暖端口。TVS管是防反峰管，保护芯片。

补水驱动电路如图15所示，端子J7外接电磁阀两条引线，当MCU检测到水位是下限时，输出一个低电平信号到water-v端，使三极管Q6、Q7导通，接在J7的电磁阀打开，为太阳能补水。当MCU检测到水位是上限时输出一个高电平信号到water-v端，迫使三极管Q6、Q7都截止，接在J7的电磁阀关闭，停止补水。D11是防反峰二极管。

传感器接口电路如图16所示，这部分电路包括水位、太阳能温度、室外温度(管道温度)三种传感器及三种传感器的公共接地端。电路中的R16、R17、R18分别与水位、太阳能温度、室外温度(管道温度)传感器串联，在level、T-Solar、T-out取到各自的电压信号。再把这些电压信号送到MCU电路进行AD转换，计算出水位和温度值，进行显示和相关的控制。

水箱温度传感器接口电路如图17所示。J9端子外接温度传感器。电路中的R19与温度传感器串联在T-box端，得到一个电压信号，送到主控MCU主控电路进行AD转换，计算出温度值，进行显示和相关的控制。

与电脑控制电路的通讯接口电路如图18所示，此接口电路通过外接排线与电脑控制电路进行数据交换。接插件J1的各脚与电脑控制电路的通讯口的各脚一一对应。用来接收电脑控制电路传送的相关信息，同时也将有关数据发送到电脑控制电路，以便完成对设备的各种控制。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但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，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。