毕业论文--热水器的节能电路.doc
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1、热水器的节能电路 摘要 通过对目前市场上几种主要热水器的智能控制进行分析, 发现其设计中的不足之处, 并进行针对性的改进, 设计了单片机控制的节能电路, 该电路用于太阳热水器, 能实现仅在用水时, 若日晒水温达不到设定值, 则电加热自动补温。用于电热水器, 能实现在深夜用电低谷自动加温, 白天用水时自动补温。实现了热水器的全自动及节能。 达到智能控制方案的最优化, 从而实现真正意义上的“全自动节能控制”。关键词 单片机,热水器,用水时间段,非用水时间段 一、绪论随着人们生活水平的提高, 各种热水器的使用已相当普及。 与之相配套的控制仪也相继问世。然而, 目前市场上的各种热水器控制电路还与理想要
2、求相差甚远。消费者需要真正的“全自动节能”控制, 以实现使用的最简单化。就像家用电视机、电冰箱一样, 接通电源、设定完毕就不用再操心了。本文运用 4EC8700、AT89C2051单片机设计了一种全自动节能控制电路, 该电路用于太阳热水器, 能实现在用水时, 若日晒水温达不到设定值, 则电加热自动补温。从而实现了热水器的全自动及节能。用于电热水器, 能实现在深夜用电低谷自动加温, 白天用水时自动补温。经过实践证明效果很好。二 、全自动节能方案电热水器 (多为承压式 )的控制电路与太阳热水器(多为无压式 )相比, 除水位控制部分外, 其余电路完全一样。所以, 本文仅以无压式热水器为例分析给出具体
3、电路。实现太阳能热水器 (附带电加热 )的全自动节能控制, 实质上就是实现热水器水箱里缺水时能自动补充冷水, 水温不足时能自动加热补温。但是 ,在用水的时间段里, 电路可以补温, 而不允许补冷水, 以免冷热水相混; 在非用水的时间段里, 电路可以补水, 而不允许加热补温。这样才能避免长时间不停地保温、加热带来的不必要的能量浪费。而且, 电加热补温也只能是在日晒水温达不到设定值时的补偿。其控制方案如图 1所示。图 1热水器全自动控制原理方框图仔细分析每天使用热水的规律, 该控制方案将一天24h分成“用水时间段”和“非用水时间段”2部分。 例如, 可以设定早晨 5:30 9 :30, 中午 11:
4、00 13:00, 晚 17 :30 23:50为用水时间段, 其他时间则为非用水时间段。每天的这 2个时间段是通过单片机设定而区分开的。考虑到实用性, 电路还具有水温选择、水位选择及显示功能。为了及时有热水可用, 应将“用水时间段”的设定适当往前延伸 0.5 h左右。水温达到设定值后电加热器关闭并锁死, 避免再次启动, 保证用水安全。 在“非用水时间段”使用热水, 只需断掉控制电源即可。电路原理如图 2所示。由变压器 T, 二极管 D1 D4, 电容器 C1 C4及稳压集成块 IC1等构成 12V直流电源。 发光二极管 D5及 R1构成电源指示电路。由三极管 VT4VT8和继电器 KA3构成
5、电加热控制电路; R11是热敏电阻, R17是调温电位器。发光二极管 D12及 R15构成电加热指示电路; 当发光二极管 D12点亮时, 表示电加热电路正在工作。发光二极管 D11及 R15构成热水指示电路; 当发光二极管 D11点亮时, 表示水温已达到设定值。水位传感器、水位选择开关 SK, 三极管 VT2, VT3及继电器 KA2构成补水控制电路。由发光二极管 D9 及电阻 R9 构成补水指示电路; 当发光二极管 D9 点亮时, 表示补水电路正在工作。由单片机 IC2, 电子键盘 SB1 7及三极管 VT1、继电器 KA1等构成时间设定及时间控制电路。由水位传感器、发光二极管 D14, D
6、15, D16及水位显示按钮 SB构成水位显示电路。图2 热水器节能控制原理方框图电热水器水温自动调节器以892051单片机为核心, 由单片机、温度设定电路、设定温度显示电路、多谐振荡电路和控制信号隔离输出电路等部分组成, 结构框图如图 2所示。 (一) 892051单片机它是本控制器的核心, 用它由控制软件实现模糊控制。 (二) 温度设定电路通过一个按键产生脉冲从1输入单片机来调节水温的设定值。(三) 单片机将设定的温度值通过动态扫描的方法输出通过设定温度显示电路直接在数码管上显示设定温度。在自动测定各温度对应的0的计数值时, 设定温度显示电路还可用来显示0的值。图 3多谐振荡电路(四) 多
7、谐振荡电路由1、2、3、4、组成 ,电路如图 3所示。其中是具有负温度系数的热敏电阻 ( 0100时, 阻值在 31之间变化 ), 为电路中的温度传感器, 用环氧树脂涂于其外表后置于热水中。是限流电阻, 限值很小, 只有 100。非门采用门 7404电路, 振荡周期 2.2, 脉宽为 1.1。可见, 脉宽与有一一对应。(五) 控制信号隔离输出电路通过光耦将加热电路与单片机隔离, 防止其干扰单片机的工作。单片机的输出控制信号控制两电热丝的通断, 用来调节水温。(六) 工作原理1首先用于各温度值对应的脉宽计数器值的测量显示。自动测量、显示的中断服务程序如图 4所示。图4 自动测量、显示的中断服务程
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