太陽能熱水器水位控制電路設(shè)計【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計文獻綜述</b></p><p><b>　　電子信息工程</b></p><p>　　太陽能熱水器水位控制電路設(shè)計</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們對于能源的利用率越來越高，太陽能就是

2、其中最無償且最環(huán)保的一種，怎么樣合理、高效、最大范圍地利用太陽能已經(jīng)成為21世紀最炙手可熱的研究之一。太陽能熱水器是其中應(yīng)用范圍最廣的一種途徑，但隨著太陽能熱水器的迅速推廣，太陽能熱水器環(huán)保、省電、安全等優(yōu)勢深受消費者喜愛，廣大消費者對太陽能熱水器特別是太陽能熱水器控制系統(tǒng)的要求也越來越高了，很多國內(nèi)外太陽能熱水器商家為了使自己的產(chǎn)品能在市場上有一席之地，在不斷提高太陽能熱水器性能的同時，也不斷加大力度滿足消費者對于太陽能使用方便的要求

3、，于是太陽能熱水器的智能化程度也一年比一年高。但是大部分太陽能熱水器還是存在著使用不便和小毛病多等問題，歸根到底還是技術(shù)水平低同時廠家為了以低成本創(chuàng)造高效益的目的下造成的[1]。</p><p>　　太陽能熱水器的水位監(jiān)測太陽能熱水器整個系統(tǒng)的核心裝置，水位控制系統(tǒng)的核心部位是水位傳感器。水位傳感器作為太陽能熱水器電子控制系統(tǒng)中的感覺器官，承載系統(tǒng)的信息源，在太陽能熱水器的多功能化和智能化方面具有舉足輕重的地位[

4、2]。 </p><p>　　水位傳感器在太陽能熱水器的應(yīng)用中由于受到惡劣使用環(huán)境的影響，一直很難保證長期可靠地運行，在自身質(zhì)量方面都飽受詬病。一直以來很多廠家雖然也研制了多種水位測量的傳感器，但基本都是治標不治本。在國內(nèi)，傳感器技術(shù)水平的低下，已成為影響太陽能熱水器行業(yè)發(fā)展的最大的挑戰(zhàn)[3]。對此我們認為，只有準確找到問題所在，進行仔細分析，認真總結(jié)，做到有的放矢，同時利用適合的水位傳感器技術(shù)，才能達解決各種疑

5、難雜癥，制造出符合現(xiàn)代人需求的太陽能熱水器[4]。</p><p><b>　　主題</b></p><p>　　太陽能熱水器作為普及率很高的民用產(chǎn)品，再考慮到電子控制系統(tǒng)的制造的成本，一直以來那些價格相對低廉、制作相對簡單的電極式水位傳感器長期被眾多熱水器生產(chǎn)廠家所采用，但這些傳感器技術(shù)水平，且大都存在著許多大致命的、無法改善的短板[5]。</p>&

6、lt;p>　　本設(shè)計跟隨科技應(yīng)用前沿，根據(jù)他人的論文資料及市場現(xiàn)有太陽能熱水器產(chǎn)品模型，再加上自己的創(chuàng)意，設(shè)計出了一套更適用于的太陽能熱水器水位控制系統(tǒng)。本套太陽能熱水器的水位控制系統(tǒng)本身智能化程度高[6]，并且對成本的要求不高，是一套很不錯的太陽能水位（熱水器）控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　一．關(guān)于傳感器問題</b></p><p>　　水位測量的工

7、作由熱水器中的水位傳感器來完成。目前,市場上主要水位傳感器有以下幾種：</p><p>　　1. 渦流計量式傳感器</p><p>　　基本工作原理是利用水流推動葉輪轉(zhuǎn)動從而產(chǎn)生脈沖信號, 再由單片機計算出水箱中的水量。但是這種傳感器在受到葉輪的惰性、啟動水流太小等不良市場反應(yīng)后,投入市場后不久就被棄用了。</p><p>　　2. 內(nèi)置浮子式傳感器[7]</

8、p><p>　　內(nèi)置浮子式傳感器是現(xiàn)在市場上被使用比較多的水位傳感器，其工作的原理是利用磁性的浮子隨水面的上升（下降）使測量管中的干簧管通斷從而產(chǎn)生信號, 再顯示出水箱中水量的有多少。這種內(nèi)置浮子式傳感器傳感器在開放式液位測量與控制中應(yīng)用比較多, 但在熱水器中應(yīng)用不是很理想。首先因為這種傳感器需垂直安裝, 由于太陽能熱水器水箱是全封閉的, 使傳感器安裝難度較大，所以垂直安裝的難度不言而喻了。其次由于熱水器水箱溫度較高

9、，高溫度會析出一定水垢，水垢很可能將浮子卡死, 導(dǎo)致測量失準，所以用于太陽能傳感器也不太理想。</p><p>　　3. 外置浮子式傳感器</p><p>　　外置浮子式傳感器的應(yīng)用雖然成功解決了水垢吸附表面及安裝難的缺點, 但在測量筒中出現(xiàn)了黏性且潮濕物質(zhì), 容易粘住浮子而使測量失準。所以從實際使用效果出發(fā)來看, 也不是很理想。</p><p>　　4. 排阻分檔

10、鍵盤式水位傳感器[8]</p><p>　　一種類似鍵盤電路的分檔水位傳感器工作原理大致是分別用5根銅針分別置于水箱內(nèi)的四種不同高度的位置。銅若針不接觸水面，其輸出為高電平；若銅針與其對應(yīng)水面接觸時則輸出為低電平，輸出接至電子開關(guān)，經(jīng)過CD4069反向并經(jīng)74LS244驅(qū)動后分別接到89S52的 P1．0~P1．3引腳。單片機對這些引腳進行判斷后 ，顯示相應(yīng)的水位值。顯示共分4檔 ，每檔為滿水位的20% 。用了這

11、種方法可以省去了傳統(tǒng)的 A／D轉(zhuǎn)換器步驟，成本也降低。不過也有個缺點就是精度不高。[9]</p><p>　　5．RC充放電式水位傳感器[10]</p><p>　　這種電路資料較少，本設(shè)計就是利用該傳感器來設(shè)計的。傳感器外很形很普通，該傳感器一共只有兩個端口，第一個端口是公共水位，第二個端口是實際水位端口。觀察傳感器可知水位傳感器有5個與水接觸點，測量不同水位時公共和水位端口之間的電阻，

12、經(jīng)過一系列計算得出水位的高度。[5]</p><p>　　從各方面看RC充放電水位傳感器都是最理想的。</p><p>　　二．關(guān)于自動上水的問題</p><p>　　實際上目前太陽熱水器生產(chǎn)廠家真正能配備自動上水器的很少，大體是因為是這些年自動上水器質(zhì)量不過關(guān),而質(zhì)量不過關(guān)的首要原因是傳感器容易生水垢，導(dǎo)致上水器失靈，電磁閥長期受水質(zhì)、沙土的影響，壽命不長，再加上

13、很很大一部分安裝人員電工知識淡薄，安裝過程中不規(guī)范導(dǎo)致故障，因此上水器用不了多少時間就失靈了，給用戶太多的麻煩。這也給熱水器生產(chǎn)廠家聲譽造成了不好的影響。所以太陽熱水器生產(chǎn)廠一般不會選擇安裝自動上水器的。所以有廠家在電磁水閥的進、出水口端加濾水網(wǎng)過濾水中鐵屑、泥沙等雜質(zhì)，另外還改善了元件和材料，所以電器性能也大大提高，壽命可以達到10萬次 即10 年以上。由此提高了自動上水器的元件的可靠性。[11]</p><p&g

14、t;　　三、單片機在水位監(jiān)測中的應(yīng)用</p><p>　　目前市面上已經(jīng)有比較成熟的全自動熱水器的產(chǎn)品了[12]，但是基于成本等方面的考慮一般都是用基本的模擬電路來工作，這樣的缺點是顯而易見的，就是理論和實際用距離。我的文章主要介紹利用單片機進行水位控制的工作原理與設(shè)計，主要采用單片機來進行控制基于數(shù)字電路的全自動熱水器，工作可靠，還能進行功能擴展。如：接上定量溫度控制電路，接上溫度顯示電路，接上水位顯示電路等等

15、器件就能擴展熱水器的功能和提高熱水器的性能，也讓熱水器非常人性化。[13]</p><p>　　以上是本人在該設(shè)計前所做的功課，通過查閱相關(guān)資料及閱覽相關(guān)書籍與期刊、論文而提煉的信息。這使我對傳感器發(fā)展史和結(jié)構(gòu)和原理有了一定的了解，參考了很多他人的文章了也給了我很多啟發(fā)，為之后的設(shè)計開始做了充分的準備。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p>

16、<p>　　既然選定了所要的水位傳感器的和各個元器件，初步的方案也確定了，接下來就要開始自己論文的攥寫[14]。通過對太陽能熱水器水位監(jiān)測傳感器有關(guān)文獻的查閱，不僅了解很多傳感器、單片機等學科的知識，而且對于實際設(shè)計中要注意的地方也獲得了不少的收獲，豐富了我與本次設(shè)計相關(guān)的內(nèi)容。也多方面的了解了它的發(fā)展史以及一些它的發(fā)展前景[15]，感受到了21世紀電子技術(shù)發(fā)展的快速需求。隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，太陽能熱水器的前景，更遠的說就

17、是太陽能的進一步應(yīng)用肯定會越來越多、越來越廣。</p><p><b>　　[參考文獻]</b></p><p>　　[1]沙占友，王彥朋.單片機外圍電路設(shè)計[M]:電子工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[2]袁小平.一種智能型太陽能熱水器控制器的研制[M]. 江蘇煤炭，2002.</p><p>　　[3]康

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