當(dāng)前位置:首頁(yè) > 工業(yè)控制 > 工業(yè)控制
[導(dǎo)讀]摘要:為了解決太陽(yáng)能熱水器上水過(guò)程中嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)問(wèn)題,文中介紹了一款使用便捷、造價(jià)低廉、且節(jié)水節(jié)能的水位控制儀的設(shè)計(jì)方法。 關(guān)鍵詞:光電控制;水位;太陽(yáng)能熱水器;控制儀 0 引言 自太陽(yáng)能熱水

摘要:為了解決太陽(yáng)能熱水器上水過(guò)程中嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)問(wèn)題,文中介紹了一款使用便捷、造價(jià)低廉、且節(jié)水節(jié)能的水位控制儀的設(shè)計(jì)方法。
關(guān)鍵詞:光電控制;水位;太陽(yáng)能熱水器;控制儀

0 引言
    自太陽(yáng)能熱水器問(wèn)世起,上水均采用手動(dòng)方式。但在太陽(yáng)能熱水器實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn),手動(dòng)上水裝置的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。隨著科技進(jìn)步,自動(dòng)上水儀使這一問(wèn)題得到了緩解。但同時(shí),目前市場(chǎng)上的自動(dòng)上水儀要消耗電能,而且最主要的是接入的220 V交流電對(duì)用戶(hù)安全使用構(gòu)成了威脅。再者,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也不大合理,安裝比較復(fù)雜,且對(duì)太陽(yáng)能熱水器主體改動(dòng)較大。因此,本文對(duì)以上這些缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn),提出了一種新的光電水位控制儀的設(shè)計(jì)方案。

1 綜合試驗(yàn)系統(tǒng)的組成
    為了達(dá)到控制精度高、使用壽命長(zhǎng)、操作簡(jiǎn)單、安全可靠,節(jié)約用水用電的目的,本文提出了圖1所示的水位控制儀系統(tǒng)方案。此水位儀由四個(gè)部分組成,其中電磁閥主要負(fù)責(zé)自來(lái)水水路的通斷(常閉式承壓范圍0.02 Mpa~0.8 Mpa);控制盒負(fù)責(zé)對(duì)光電能進(jìn)行儲(chǔ)存,以及水位信號(hào)的接收、處理和電磁閥動(dòng)作控制;太陽(yáng)能電池板可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能輸送給控制盒中的蓄電瓶;水位探頭則可通過(guò)對(duì)高、低兩個(gè)水位的感應(yīng)來(lái)反饋給系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器的自動(dòng)上水。



2 系統(tǒng)工作原理
    在圖1中,太陽(yáng)能電池板可先將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存在控制盒中的蓄電瓶,蓄電瓶用于給整個(gè)系統(tǒng)提供正常工作時(shí)所必須的電能,從而使系統(tǒng)能夠不間斷的獲取水位探頭感應(yīng)的低、高兩個(gè)水位信號(hào),該信號(hào)經(jīng)控制和處理后,最終可轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶砰y與控制盒蓄電瓶電路的通、斷,從而達(dá)到自動(dòng)上水的目的。另外,考慮到氣候差異會(huì)使太陽(yáng)能電池板的工作效率降低,本設(shè)計(jì)還內(nèi)置了蓄電瓶充電器,以確保系統(tǒng)可靠、絕對(duì)的正常運(yùn)行。
    本系統(tǒng)中的控制板電路如圖2所示。該電路利用了三極管的放大、飽和、截止等工作特性。其中采用的三極管為2N5551。2N5551的類(lèi)型為NPN(UBE=0.6~0.7V),集電極-發(fā)射集最小雪崩電壓Vceo(V)為160。集電極最大電流Ic(max)為0.600 A,功率(W)為0.31;直流電流增益hFE最小值(dB)為80;直流電流增益hFE最大值(dB)為250;最小電流增益帶寬乘積Ft(MHz)為100,封裝采用T092,溫度范圍為-55~150℃。
    根據(jù)已知的蓄電瓶的額定工作電壓Ucc,可以選定額定工作電壓(線(xiàn)圈工作電壓)為Uo=Ucc的繼電器,此繼電器的吸合電壓為U吸,而釋放電壓則為U放。
    根據(jù)繼電器的工作特性,當(dāng)繼電器兩端電壓UJ滿(mǎn)足Uo≥UJ≥U吸時(shí),繼電器正常工作且處于吸合狀態(tài);當(dāng)UJ<U釋時(shí),繼電器觸片釋放。



3 控制儀的工作原理
3.1 上水開(kāi)始
    在圖2所示電路中,先閉合K,之后當(dāng)水位下降到最低設(shè)定水位a或b(此時(shí)a、b兩點(diǎn)同高度)時(shí),繼電器開(kāi)始吸合。此時(shí),JK1斷開(kāi),JK2閉合,T1截止不工作。此時(shí)有:Uo≥UJ≥U吸。
    圖3所示是開(kāi)始上水的電路圖。


    該電路的繼電器電流,其中RJ由選定繼電器決定。由于2N5551的集電極最大電流IT為0.600A。
    故有:
   
    其中I3為通過(guò)R3的電流。
    另外,要使繼電器吸合,則應(yīng)滿(mǎn)足Uo≥UJ≥U吸的條件,即:
   
3.2 上水停止
    在圖2電路中,當(dāng)水位上升到最高設(shè)定位置a時(shí),要停止上水,則須滿(mǎn)足UJ<U釋的條件。此時(shí),JK1恢復(fù)到閉合,JK2恢復(fù)到斷開(kāi)。
    停止上水時(shí),其工作電路圖如圖4所示。

    此時(shí)有:

    由(9)、(10)式聯(lián)立得:
   
    經(jīng)測(cè)量得,Uo為12V的繼電器RJ的值為120Ω。因此,當(dāng)Ucc為2 V時(shí),為求電路工作可靠,應(yīng)有18833.3Ω>R3>2354Ω。而由于基極偏壓電阻越小,集電極負(fù)載電阻越大,三極管越容易進(jìn)入飽和狀態(tài)。故取R3為5 kΩ,再由(11)式解得:818kΩ>R1>2354Ω,即取R1=27 kΩ(計(jì)算過(guò)程取β=125,UBE=0.7 V)。
    電路中的D4004為續(xù)流二極管,是反向并聯(lián)在繼電器線(xiàn)圈的兩端。由于繼電器線(xiàn)圈在電流通過(guò)時(shí),會(huì)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。而當(dāng)電流消失時(shí),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又會(huì)對(duì)電路中的原件產(chǎn)生反向電壓。當(dāng)反向電壓高于元件的反向擊穿電壓時(shí),可能會(huì)使元件(如三極管)損壞。故將續(xù)流二極管反向并聯(lián)在繼電器兩端,這樣,當(dāng)流過(guò)繼電器線(xiàn)圈中的電流消失時(shí),繼電器線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就會(huì)通過(guò)二極管和繼電器線(xiàn)圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉,從而保護(hù)了電路中其它元件的安全。
    圖2中,R2和R2’可由給定發(fā)光二極管參數(shù)解得。而接入的交流220 V變直流12 V的變壓器為成品變壓器。

4 太陽(yáng)能電池板的配型
    按照每天上水一次,每次上水時(shí)間約為分鐘來(lái)考慮。若已知12 V電磁閥的功率為10 W,2N5551的功率為0.31 W,繼電器的功率為0.9 W,綠色發(fā)光二極管為0.06 W,則電路中電阻的總功率可計(jì)做1W。假設(shè)整個(gè)電路全天工作,電磁閥工作時(shí)間為T(mén)。那么,設(shè)計(jì)時(shí)配型時(shí),首先應(yīng)計(jì)算出每天消耗的瓦數(shù),由測(cè)量可得,停止上水時(shí)的電路功率為:
   

    這樣,在計(jì)算太陽(yáng)能電池板的時(shí)候給12 V蓄電瓶充電必須選取大于供電電壓(大于12 V)的太陽(yáng)能電池板。本設(shè)計(jì)采用1塊尺寸為235x170 x23 mm,電壓為18 V,電流為100 mA的單晶硅太陽(yáng)能電池板給蓄電瓶充電,其功率為P=1×18×0.1=1.8 W。由于電路損失及光照強(qiáng)度的因素,在充電過(guò)程中,太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)化的電能實(shí)際儲(chǔ)存率η=70%。
    每天所需要的光照時(shí)間為。所以每天太陽(yáng)能電池板只需要5小時(shí)的光照便可保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)
    本設(shè)計(jì)的光電水位控制儀具有安全可靠,價(jià)格低廉,安裝便捷等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)工作時(shí)所需的電力完全由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái),因此,在節(jié)約水資源的基礎(chǔ)上,也節(jié)省了電能,這無(wú)疑是一項(xiàng)綠色、環(huán)保、節(jié)能安全的設(shè)計(jì)方案。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專(zhuān)欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車(chē)的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車(chē)技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車(chē)工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車(chē)。 SODA V工具的開(kāi)發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車(chē) 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶(hù)希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開(kāi)幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱(chēng),數(shù)字世界的話(huà)語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉