太阳能热水器智能控制电路制造技术

本发明专利技术公开了太阳能热水器智能控制电路，在热水器储水箱中放置市售电阻式温度、水位一体化传感器，通过三芯电缆与处在洗浴室内的控制电路连接；以单片机IC4为控制核心，通过电阻式温度、水位一体化传感器将水温和水位转化为电信号经放大、模数转换至单片机处理后进行显示；热水器的上水或停止由单片机通过控制电动阀的开阀和关阀实现；由时钟电路IC6的实时时钟和定时功能，来控制热水器的定时自动上水；另有上水按钮和停止按钮，可随时上水及停止上水，不管定时自动上水或随时手动上水，具有水满自动停止、以及水温水位显示功能。

Intelligent control circuit of solar water heater

The invention discloses the intelligent control circuit of the solar water heater. The integrated sensor of the market resistance temperature and water level is placed in the water tank of the water heater, and the three core cable is connected with the control circuit in the bath room; the single chip microcomputer IC4 is used as the control core and the water temperature and water are used by the integrated sensor of the resistance temperature and water level. The signal is transformed into an electrical signal to be displayed by amplification, conversion of a module to a single chip processor; the water or stop of a water heater is realized by a single chip microcomputer controlling the opening and closing valves of the electric valve; the timing and timing function of the clock circuit IC6 controls the timing of the water heater, and the water button and the stop button are also controlled. Water can be supplied at any time and the water is stopped. No matter whether the water is automatically supplied at any time or at any time manually, it has the function of automatically stopping the water full and displaying the water temperature and water level.

【技术实现步骤摘要】
太阳能热水器智能控制电路
本专利技术涉及控制电路，具体涉及用于太阳能热水器的，以单片机为控制核心，具有定时自动上水或随时手动上水、水满自动停止、以及水温水位显示功能的智能控制电路。
技术介绍
太阳能热水器通常安装楼顶等高处，而上、下水口安装在室内，为了安装和使用方便，通常上、下水共用上水一根管道。洗浴前太阳能热水器内部水温、水量多少，够不够用，往往无法预知，给使用者带来不便；上水时打开阀门要等很长时间，水加满没有，也是无法得知；有时忘记关闭阀门，水满溢出造成浪费；在自来水供水紧张地区，白天水压不够，无法上水，需要在夜间用水低谷、水压高时上水，尤其是在冬天半夜起来上水更加辛苦与不便。目前，市场上虽有太阳能热水器控制、显示方面的产品或技术，但一般只能显示水温、水位，不能自动控制上水，更不能自动定时控制上水。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：设计一种太阳能热水器智能控制电路，采用微处理器（单片机）控制太阳能热水器，除了具有水温、水位显示功能外，还具有定时自动上水控制功能和随时手动上水控制功能，即到了设定的上水时刻会自动上水，也可在任意时刻按一下启动按钮实现手动上水；不管是自动上水还是手动上水，水满后自动停止，也可以随时按一下停止按钮停止上水；上水时不需要有人专门值守，防止水满溢出造成浪费，给用户带来诸多便利。本专利技术的技术解决方案是：在太阳能热水器储水箱中放置市售电阻式温度、水位一体化传感器，通过三芯电缆与处在洗浴室内的控制电路连接；控制电路以单片机为核心，对水箱内的温度、水位进行检测，并分别通过数码管和发光二极管显示出来；单片机连接时钟电路，用于设定上水时刻；单片机连接电动阀控制电路，实现阀门的开启与关闭；单片机连接键盘，用于时钟设定、上水时刻设定以及手动上水或停止控制；以单片机IC4（型号为STC89C51）为核心，在单片机IC4上连接电源部分、温度水位信号检测与显示部分、电动阀控制部分、时钟部分及键盘部分构成控制电路，所述控制电路的具体连接如下：电源部分连接如下：用市售输入交流220V、输出直流9V的电源Va，其正极一路连接电动阀控制部分，另一路连接三端集成稳压器7805输入端，7805输出端得到+5V稳压电源Vb，为其他部分供电；温度、水位信号检测与显示部分连接如下：市售电阻式温度、水位一体化传感器置于热水器储水箱中，其输出端子公共端COM、温度信号输出端W1、水位信号输出端S1通过三芯电缆连接控制电路，其COM端连接精密+5V电源Vc、W1端连接电阻RW到地，连接R0到COM，连接电阻R8后与运放1C1-1同相输入端（＋）连接，S1端连接电阻RS到地，连接电阻R15后与运放IC1-2同相输入端（＋）连接，由运放1C1-1和运放IC1-2（运放型号为LM358，1C1-1、IC1-2是集成在LM358中的两个运放）分别对温度和水位信号进行放大，而后经模数转换器IC2（型号为ADC0832）转化为数字信号送单片机处理；由可控精密集成稳压器IC3（型号为TL431）、电阻R2、R3、R4构成+5V精密稳压源Vc；IC3的阴极接电阻R2、再接光耦LP1内部三极管发射极，LP1内部三极管集电极接+9V电源，IC3的阳极接地，参考极接电阻R3、R4分别到其阴极和阳极，IC3的阴极得到+5V精密稳压源Vc；精密稳压源Vc串联可调电阻VR和电阻R5到地；由电阻R5分得的电压经电阻R6接到运放IC1-1的反相输入端（－），运放IC1-1的输出端接反馈电阻R7到反相输入端（－）；运放IC1-1的同相输入端（＋）接电阻R8后接温度传感器的W1端，同时接电阻R9到地；运放IC1-1的输出端串联电阻R10到模数转换器IC2（型号为ADC0832）的输入端2脚（CH0），同时2脚接电容C1到地，电阻R10和电容C1用于滤波；精密稳压源Vc串联电阻R11和电阻R12到地；由电阻R12分得的电压经电阻R13接到运放IC1-2的反相输入端（－），运放IC1-2的输出端接反馈电阻R14到反相输入端（－）；运放IC1-2的同相输入端（＋）接电阻R15后接水位传感器的S1端，同时接电阻R16到地，运放IC1-2的输出端串联电阻R17到模数转换器IC2（型号为ADC0832）的输入端3脚（CH1），同时2脚接电容C2到地，电阻R17和电容C2用于滤波；模数转换器IC2的5脚（DO）、6脚（DI）短接后接单片机的P3.7引脚，1脚（/CS）、7脚（CLK）分别接单片机IC4的P3.5、P3.6引脚；为了防止水位传感器电极浸泡在水中因长期通电造成的电化腐蚀，延长其寿命，温度、水位信号每间隔1分钟检测一次，只在水位、温度检测的瞬时（约1ms）给传感器通电，其他时间断电，为此传感器的电源Vc受单片机IC4通过光耦LP1控制，检测时单片机P1.7引脚输出低电平，光耦LP1内部三极管导通，Vc＝5V，检测结束，单片机P1.7引脚输出高电平，光耦LP1内部三极管截止，Vc＝0；光耦LP1内部发光二极管的阳极接Vb，阴极串联限流电阻R1后接单片机IC4的P1.7引脚；发光二极管D1—D5分5段来显示水位的高低，它们的阳极均接+5V电源Vb，阴极分别串联限流电阻R21—R25后依次与单片机IC4的P0.1—P0.5连接；由数码管显示驱动电路IC5（型号为MAX7219）和2只四位一体共阴极数码管（型号为SM420364）构成8位LED数码管动态扫描显示电路，用来显示时钟（时、分）和水温；IC5的19脚接+5V电源，4和9脚接地，18和19脚之间接电阻R26，1脚（DIN）、12脚（LAOD）、13脚（CLK）分别接单片机IC4的P2.0、P2.1和P2.2引脚，笔画输出端和位选端分别接8位LED数码管对应的笔划端和公共端；电动阀门控制部分连接如下：电动阀门是靠电机的正反转实现开启或关闭的，采用永磁直流电机驱动的电动阀门，只要改变这种电机的电源极性即可改变其转向；由单片机IC4通过控制继电器K1和K2实现阀门电机M的正反转，阀门开启到位或关闭到位通过检测电机的堵转电流实现；继电器K1、K2的线圈一端接+9V电源，另一端分别接光耦LP2、LP3内部三极管的集电极，光耦LP2、LP3内部三极管的发射极接地；光耦LP2、LP3内部发光二极管的阳极接+5V电源Vb，阴极分别串联电阻R30、R31后依次接单片机IC4的P1.4、P1.5引脚；继电器K1、K2的常开静触点并联后接+9V电源Va，常闭静触点并联后一路经检流电阻R30接地，另一路经电阻R31到三极管（NPN型）VT的基极；继电器K1、K2的动触点分别接阀门电机M的两个端子；三极管VT的基极与地之间并联电容C5，三极管VT的发射极接地，集电极串联电阻R32到+5V电源Vb，同时集电极接单片机IC4的P1.6引脚；正转时单片机IC4的P1.4输出低电平、P1.5输出高电平，光耦LP2导通、LP3截止，继电器K2吸合、K3释放，电流由+9V电源、K1-1、电机、K1-2、R30到地；反转时单片机IC4的P1.4输出高电平、P1.5输出低电平，光耦LP2截止、LP3导通，继电器K2释放、K3吸合，电流由+9V电源、K1-2、电机、K1-1、R30到地；无论电机正转还是反转，当阀门开启或关闭到位都会引起电机堵转，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.太阳能热水器智能控制电路，在热水器储水箱中放置市售电阻式温度、水位一体化传感器，通过三芯电缆与处在洗浴室内的控制电路连接；控制电路以单片机为核心，对水箱内的温度、水位进行检测，并分别通过数码管和发光二极管显示出来；单片机连接时钟电路，用于设定上水时刻；单片机连接电动阀控制电路，实现阀门的开启与关闭；单片机连接键盘，用于时钟设定、上水时刻设定以及手动上水或停止控制；其特征是：以单片机IC4（型号为STC89C51）为核心，在单片机IC4上连接电源部分、温度水位信号检测与显示部分、电动阀控制部分、时钟部分及键盘部分构成控制电路，所述控制电路的具体连接如下：电源部分连接如下：用市售输入交流220V、输出直流9V的电源Va，其正极一路连接电动阀控制部分，另一路连接三端集成稳压器7805输入端，7805输出端得到+5V稳压电源Vb，为其他部分供电；温度、水位信号检测与显示部分连接如下：市售温度、水位传感器置于热水器储水箱中，其输出端子公共端COM、温度信号输出端W1、水位信号输出端S1通过三芯电缆连接控制电路，其COM端连接精密+5V电源Vc、W1端连接电阻RW到地，连接R0到COM，连接电阻R8后与运放1C1‑1同相输入端（＋）连接，S1端连接电阻RS到地，连接电阻R15后与运放IC1‑2同相输入端（＋）连接，由运放1C1‑1和运放IC1‑2（运放型号为LM358，1C1‑1、 IC1‑2是集成在LM358中的两个运放）分别对温度和水位信号进行放大，而后经模数转换器IC2（型号为ADC0832）转化为数字信号送单片机处理； 由可控精密集成稳压器IC3（型号为TL431）、电阻R2、R3、R4构成+5V精密稳压源Vc；IC3的阴极接电阻R2、再接光耦LP1内部三极管发射极，LP1内部三极管集电极接+9V电源，IC3的阳极接地，参考极接电阻R3、R4分别到其阴极和阳极，IC3的阴极得到+5V精密稳压源Vc；精密稳压源Vc串联可调电阻VR和电阻R5到地；由电阻R5分得的电压经电阻R6接到运放IC1‑1的反相输入端（－），运放IC1‑1的输出端接反馈电阻R7到反相输入端（－）；运放IC1‑1的同相输入端（＋）接电阻R8后接温度传感器的W1端，同时接电阻R9到地；运放IC1‑1的输出端串联电阻R10到模数转换器IC2（型号为ADC0832）的输入端2脚（CH0），同时2脚接电容C1到地，电阻R10和电容C1用于滤波；精密稳压源Vc串联电阻R11和电阻R12到地；由电阻R12分得的电压经电阻R13接到运放IC1‑2的反相输入端（－），运放IC1‑2的输出端接反馈电阻R14到反相输入端（－）；运放IC1‑2的同相输入端（＋）接电阻R15后接水位传感器的S1端，同时接电阻R16到地，运放IC1‑2的输出端串联电阻R17到模数转换器IC2（型号为ADC0832）的输入端3脚（CH1），同时2脚接电容C2到地，电阻R17和电容C2用于滤波；模数转换器IC2的5脚（DO）、6脚（DI）短接后接单片机的P3.7引脚，1脚（/CS）、7脚（CLK）分别接单片机IC4的P3.5、P3.6引脚；为了防止水位传感器电极浸泡在水中因长期通电造成的电化腐蚀，延长其寿命，温度、水位信号每间隔1分钟检测一次，只在水位、温度检测的瞬时给传感器通电，其他时间断电，为此传感器的电源Vc受单片机IC4通过光耦LP1控制，检测时单片机P1.7引脚输出低电平，光耦LP1内部三极管导通，Vc＝5V，检测结束，单片机P1.7引脚输出高电平，光耦LP1内部三极管截止，Vc＝0；光耦LP1内部发光二极管的阳极接Vb，阴极串联限流电阻R1后接单片机IC4的P1.7引脚；发光二极管D1—D5分5段来显示水位的高低，它们的阳极均接+5V电源Vb，阴极分别串联限流电阻R21—R25后依次与单片机IC4的P0.1—P0.5连接；由数码管显示驱动电路IC5（型号为MAX7219）和2只四位一体共阴极数码管（型号为SM420364）构成8位LED数码管动态扫描显示电路，用来显示时钟（时、分）和水温；IC5的19脚接+5V电源，4和9脚接地，18和19脚之间接电阻R26，1脚（DIN）、12脚（LAOD）、13脚（CLK）分别接单片机IC4的P2.0、P2.1和P2.2引脚，笔画输出端和位选端分别接8位LED数码管对应的笔划端和公共端；电动阀门控制部分连接如下：电动阀门是靠电机的正反转实现开启或关闭的，采用永磁直流电机驱动的电动阀门，只要改变这种电机的电源极性即可改变其转向；由单片机IC4通过控制继电器K1和K2实现阀门电机M的正反转，阀门开启到位或关闭到位通过检测电机的堵转电流实现；继电器K1、K2的线圈一端接+9V电源，另一端分别接光耦LP2、LP3内部三极管的集电极，光耦LP2、LP3内部三极管的发...

【技术特征摘要】
1.太阳能热水器智能控制电路，在热水器储水箱中放置市售电阻式温度、水位一体化传感器，通过三芯电缆与处在洗浴室内的控制电路连接；控制电路以单片机为核心，对水箱内的温度、水位进行检测，并分别通过数码管和发光二极管显示出来；单片机连接时钟电路，用于设定上水时刻；单片机连接电动阀控制电路，实现阀门的开启与关闭；单片机连接键盘，用于时钟设定、上水时刻设定以及手动上水或停止控制；其特征是：以单片机IC4（型号为STC89C51）为核心，在单片机IC4上连接电源部分、温度水位信号检测与显示部分、电动阀控制部分、时钟部分及键盘部分构成控制电路，所述控制电路的具体连接如下：电源部分连接如下：用市售输入交流220V、输出直流9V的电源Va，其正极一路连接电动阀控制部分，另一路连接三端集成稳压器7805输入端，7805输出端得到+5V稳压电源Vb，为其他部分供电；温度、水位信号检测与显示部分连接如下：市售温度、水位传感器置于热水器储水箱中，其输出端子公共端COM、温度信号输出端W1、水位信号输出端S1通过三芯电缆连接控制电路，其COM端连接精密+5V电源Vc、W1端连接电阻RW到地，连接R0到COM，连接电阻R8后与运放1C1-1同相输入端（＋）连接，S1端连接电阻RS到地，连接电阻R15后与运放IC1-2同相输入端（＋）连接，由运放1C1-1和运放IC1-2（运放型号为LM358，1C1-1、IC1-2是集成在LM358中的两个运放）分别对温度和水位信号进行放大，而后经模数转换器IC2（型号为ADC0832）转化为数字信号送单片机处理；由可控精密集成稳压器IC3（型号为TL431）、电阻R2、R3、R4构成+5V精密稳压源Vc；IC3的阴极接电阻R2、再接光耦LP1内部三极管发射极，LP1内部三极管集电极接+9V电源，IC3的阳极接地，参考极接电阻R3、R4分别到其阴极和阳极，IC3的阴极得到+5V精密稳压源Vc；精密稳压源Vc串联可调电阻VR和电阻R5到地；由电阻R5分得的电压经电阻R6接到运放IC1-1的反相输入端（－），运放IC1-1的输出端接反馈电阻R7到反相输入端（－）；运放IC1-1的同相输入端（＋）接电阻R8后接温度传感器的W1端，同时接电阻R9到地；运放IC1-1的输出端串联电阻R10到模数转换器IC2（型号为ADC0832）的输入端2脚（CH0），同时2脚接电容C1到地，电阻R10和电容C1用于滤波；精密稳压源Vc串联电阻R11和电阻R12到地；由电阻R12分得的电压经电阻R13接到运放IC1-2的反相输入端（－），运放IC1-2的输出端接反馈电阻R14到反相输入端（－）；运放IC1-2的同相输入端（＋）接电阻R15后接水位传感器的S1端，同时接电阻R16到地，运放IC1-2的输出端串联电阻R17到模数转换器IC2（型号为ADC0832）的输入端3脚（CH1），同时2脚接电容C2到地，电阻R17和电容C2用于滤波；模数转换器IC2的5脚（DO）、6脚（DI）短接后接单片机的P3.7引脚，1脚（/CS）、7脚（CLK）分别接单片机IC4的P3.5、P3.6引脚；为了防止水位传感器电极浸泡在水中因长期通电造成的电化腐蚀，延长其寿命，温度、水位信号每间隔1分钟检测一次，只在水位、温度检测的瞬时给传感器通电，其他时间断电，为此传感器的电源Vc受单片机IC4通过光耦LP1控制，检测时单片机P1.7引脚输出低电平，光耦LP1内部三极管导通，Vc＝5V，检测结束，单片机P1.7引脚输出高电平，光耦LP1内部三极管截止，Vc＝0；光耦LP1内部发光二极管的阳极接Vb，阴极串联限流电阻R1后接单片机IC4的P1.7引脚；发光二极管D1—D5分5段来显示水位的高低，它们的阳极均...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪恩，王鸿翔，
申请(专利权)人：淮安信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32