太阳能热水器水位显示器的制作.doc

太阳能热水器水位显示器的制作
摘要：本文设计了一个太阳能热水控制系统。它以阻型4档水位传感器和电导式传感器的三个电极为核心， 完成对太阳能热水器容器内的水位显示、缺水时自动上水，水溢报警等功能。其中本文第一章主要说明了太阳能热水器智能控制系统的研究现状和本课题的主要任务，第二章重点介绍了水位水温测量电路，第三章介绍了报警系统的相关内容。本系统对于水位传感器采用独特的RC充放电的方法。它与使用A/D转换器相比，电路简单、制造成本低。特别适用于对水位要求不精确的场合。
关键词：太阳能，热水器，水位控制器，报警器

目 录
摘 要 I
目 录 II
第一章 引 言 1
1.1 课题的背景意义 1
1.2 太阳能热水器和其控制器的发展现状 1
1.3 课题的研究内容 2
第二章 太阳能热水器水位测量电路硬件设计 2
2.1水位测量电路..................................................................................................2
第三章 太阳能热水器水位报警系统的设计 3
3.1系统设计 3
3.2设计原理分析及电路设计 3
3.3电路原理图....................3
设计总结及体会 4
参考文献 5

- II -
第一章 引 言
1.1 课题的背景意义
随着太阳能热水器的迅速推广，广大消费者对太阳能热水器特别是太阳能热水器控制器的要求越来越高，太阳能热水器商家为使自己的产品能在市场上生存和发展，在不断提高太阳能热水器热水性能的同时，也不断加大力度满足消费者对于太阳能使用方便的要求，于是太阳能热水器的相关控制化程度越来越高。
本设计追踪科技应用前沿，跟踪市场根据论文资料及市场现有产品模型，在加上自己的理解和创意，模仿出了一套太阳能热水器控制系统。本系统完全跟随太阳能热水器本身控制化程度和成本的要求，为太阳能热水器提供了性能良好、使用方便、经济实惠的配套控制系统。
1.2 太阳能热水器和其控制器的发展现状
中国太阳能热水产业的发展始于上世纪80年代，当时的市场定位是农村或中小城镇的低收入家庭。90年代后期，住宅商品化的发展以及家庭对热水需求的大幅度增长为太阳能热水器的发展提供了市场空间, 太阳能热水器的生产规模进一步扩大，形成了一些有一定知名度的产品和品牌。自上世纪90年代以来，我国太阳能热水器行业保持了10多年的快速增长 ,2005年 太阳能热水器年生产量为1 500万平方米，是2000年640万平方米的2倍多，到2005年底，我国太阳能热水器保有量超过7500万平方米是2000年2600万平方米的近3倍。目前，我国既是世界上最大的太阳能热水器生产国，同时也拥有世界上最大的太阳能热水器市场。至2005年，全国有1000多家有一定规模的太阳热水器生产企业，年总产值达150多亿元，出口创汇2000万美元，全行业提供约30多万个就业机会，产生了显著的经济、环境和社会效益[1]。到目前已有许多太阳能品牌为大家耳熟能详，如皇明、桑乐、四季牧歌、力诺等。总之，太阳能热水器已是一件和电视机、洗衣机一样必不可少的家用电器。
进步源于竞争，在我国太阳能拥有广阔的市场，当然也有更大的竞争，各大商家为了使自己的产品在市场上立足并长远发展，不断提高太阳能热水器的性能，其中太阳能热水器控制器以其灵活、贴近客户成为商家竞争的热点。目前，各大商家纷纷提高太阳能热水器的便捷控制化程度来满足消费者的需求。许多太阳能热水器的功能有：开机自检、温控上水、强制上水、水位预置、水质设置、水温指示、低水压上水、水位显示、防高温空晒、缺水报警、自动防溢流、 缺水上水、手动上水、故障提示等许多贴近客户需求的功能。
1.3 课题的研究内容
本课题主要是对市场现有产品的仿制，要能够实现太阳能热水器的完整功能。本课题以阻型4档水位传感器和报警器器件，采集热水器储水箱中的水位、水溢报警等功能。

第二章 太阳能热水器水位测量电路硬件设计
水位测量是太阳能热水器控制系统的最重要部分，是实现其他功能的基础，此部分性能好坏将关系到整个系统的优良程度，所以设计一个性能良好的水位测量系统是本设计的重点。
2.1 水位测量电路
水位测量可以有多种方法，需从性能和成本两方面进行考虑，选择合适的方案。
2.11排阻分档键盘式水位传感器
在许多资料中都介绍了一种类似键盘电路的分档水位传感器，其原理图如图2-1所示。
图2-1 排阻式水位测试电路示意图[4]
它的工作原理类似于键盘的工作原理，用 5根不锈钢针分别置于水箱内的 四种不同高度的位置，当某个钢针不接触水面时，其输出为高电平；当其与水面接触时则输出低电平。它们的输出接至电子开关CD4069，经过CD4069反向并经74LS244驱动后分别接入89C52的 P1．0~P1．3引脚。CPU对这些引脚进行判断后 ，送去显示相应的水位值。显示共分 4档 ，每档为满水位的25% 。这种方法简单，易实现，省去了传统的 A／D转换器，成本低，虽然不精确但可以满足使用要求。
第三章 太阳能热水器水位报警系统的设计
3.1系统设计
本课程设计是利用电导式传感器的三个电极设计一个太阳能热水器的水位报警器，通过传感器将水位变化转化为电信号送到测控电路中，通过对信号的处理对外在条件进行操作，可大体用图表表示为：
调制电路
转换元件
敏感元件

被测量 输出信号

3.2设计原理分析及电路设计
根据本实验的内容及原理，遵循了尽量简便的普遍原则来设计电路图。本实验要求：
1、当水位报警器接通电源时，主电路有相应的电源指示灯点亮，指示电源正常。
2、当太阳能热水器水箱缺水，电路能发出声光报警，告知人们应向水箱中送水。
3、当水箱中的水上升到需要的高度时，电路发出声光报警，应停止向水箱中送水。
根据以上的实验要求本课题的电子电路可大致设计如下：
3.3电路原理图

设计总结及体会
本课题设计了一个以太阳能热水器水位显示配合其他外围电路的太阳能热水器控制系统，完成了对太阳能热水器容器内的水位显示；缺水时自动上水，水溢报警等功能模块的设计。
经过两周的传感器课程设计，使我受益匪浅。通过课程设计，使我意识到我们所学知识的实际应用，发现它非常有现实意义。以前，我们所学的只是纯书本知识，没有与实践联系起来，学起来不免有点三心二意。但是通过这次课程设计是我意识到我们所学的专业知识在实际生活中的应用，我想对我以后的学习会更加有利。

参考文献
[1] 胡润青. 蓬勃发展的太阳能热水器产业. 可再生能源.
[2] 袁小平，陈跃. 一种智能型太阳能热水器控制器的研制. 江苏煤炭.
[3] 姜志海，黄玉青等. 单片机原理及应用. 电子工业出版社，2005. 113-120.
[4] 刘润华，刘立山. 模拟电子技术. 石油大学出版社，2003. 250-254.
[5]付植桐，电子技术，第二版 高等教育出版社，2004
[6] 周乐挺，传感器与检测技术，第一版，高等教育出版社，2004
[7] 苏海宾，电力电子技术，第一版高等教育出版社，2004年

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