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[導讀]在太陽能熱利用技術中,太陽能熱水器是技術上比較成熟、造價比較低廉的產(chǎn)品,太陽能熱水器控制器卻一直處在研究與開發(fā)階段。本文采用CK-300做控制器在控制精度和性價比等都有較好改善。

 引言

  目前,市場上銷售的太陽能熱水器大多沒有自動控制功能,使用起來不靈活方便,為此,為太陽能熱水器加裝自動控制功能,具有廣泛的市場。

  1 自動控制系統(tǒng)技術要求

  (1) 設定溫度的范圍為25℃至65℃。

  (2) 輸入信號為水溫傳感器產(chǎn)生的溫度信號;水位傳感器產(chǎn)生的水量信號。

 ?。?) 輸出信號為控制水溫電信號(控制加熱電熱管) 和控制水流量調(diào)節(jié)閥信號(控制加水電磁閥)。

  (4) 配有輸入功能鍵盤:完成自動/手動、手動加水鍵、手動加熱鍵、溫度設定鍵、水位檔選擇鍵。

 ?。?) 具有兩位LED 數(shù)碼顯示電路,顯示溫度設定值、實際溫度測量值,六個發(fā)光二極管指示六檔水位(10%、30%、50%、70%、90%、100%) 。

  2 系統(tǒng)硬件設計及原理

  太陽能熱水器加裝自動控制功能,主要是加裝一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和一個電腦控制板。根據(jù)太陽能熱水器的技術要求及經(jīng)濟方面的考慮,我們選用89C51單片機為核心控制器 ,組成熱水器溫度控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由89C51 單片機、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、水位選擇電路、溫度顯示系統(tǒng)、水位指示系統(tǒng)、加水電磁閥控制電路、加熱電熱管控制電路、報警訊響電路、復位電路、晶振電路、鍵盤電路組成。

  硬件系統(tǒng)組成粗略框架如圖1所示。

  數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是非常重要的一部分,它通過水溫傳感器和水位傳感器分別采集水位、水溫連續(xù)變化的模擬量信號,通過TLC0832模數(shù)轉換器,把模擬信號轉換成數(shù)字信號,送到CPU89C51中進行處理。

  溫度顯示系統(tǒng)及水位指示系統(tǒng)如圖2 ,顯示電路用兩個數(shù)碼管顯示溫度,采用動態(tài)顯示方案,兩個數(shù)碼管為共陽型,兩個三極管為PNP型,7個I/O端口輸出段碼,小數(shù)點不用,2個I/O端口輸出位控制信號低電平有效,顯示溫度設定值、實際溫度測量值。用六個發(fā)光二極管作為六檔水位指示(10%、30%、50%、70%、90%、100%),由89C51 直接驅動。

  水位選擇電路、鍵盤電路及輸出控制電路的組成如圖3 。

  CPU 根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù),當水位低于10 %時,自動報警并停止電加熱,當水位高于90%時,自動報警并停止加水。根據(jù)水位傳感器的數(shù)據(jù),自動加水至水位設定的檔位。通常,用LED顯示器顯示實際水溫,當水溫低于3 ℃時,為防凍自動電加熱,當無手動加熱標志時,加熱至25 ℃,當有手動加熱標志時,加熱至設定的溫度,設定溫度的范圍為25℃至65℃。

  3 軟件設計

  全部程序采用89C51匯編語言編寫,由主程序、鍵盤服務程序、水溫水位采樣計算程序、水位調(diào)節(jié)程序、顯示程序、報警程序等模塊組成。程序中加入了防死機及抗干擾措施。

  水溫水位采樣計算程序為抗干擾均采用了去極值平均濾波的數(shù)字濾波算法,分別連續(xù)10次采樣,將其累加求和,同時找出其中的最大值和最小值,再從累加和中減去最大值和最小值,按8個采樣值求平均值,在RAM中開辟出水溫水位各10個數(shù)據(jù)的暫存區(qū)。

  鍵盤服務程序對于去抖動、連擊等情況都做了妥善處理。

  4 結語

  該系統(tǒng)投入實際應用以來效果良好,深受用戶的歡迎,收到了良好的經(jīng)濟及社會效益。

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