1引言
太阳能热水器是目前一种具有较成熟技术、应用广泛的可再生能源产品，在全球的很多国家都得到了广泛应用，在提供热水、减少常规能源消耗、提高人民的生活水平等方面发挥了巨大的作用。在欧洲、澳洲等国家，太阳能热水器主要是作为辅助热源与常规能源联合运行使用，既能供应日常生活和洗浴热水，还能为房屋供暖；在美国，太阳能热水器主要是用于家庭游泳池的加热。在全球范围内，即使是在可再生能源界，也普遍存在着低估和忽视太阳能热利用的现象。为此，国际能源机构太阳能供热和制冷委员会（IEA.SHC）等诸多国际机构时刻呼吁各方加大对太阳能热水器的关注和支持，避免低估太阳能热效应的作用，推动太阳能热水器的普及和应用[1] 在我国，随着人们生活水平的不断提高，市场上各种热水器的使用已相当普及。相配套的控制仪器也随之相继问世。
1.1 课题背景
根据市场调查显示，市场上出售的太阳能热水器控制系统设计虽然各有特点，但与之配套的自动化控制器却一直没有多大的变化，技术的改进基本上处于原地踏步状态。随着人们的收入水平不断提高，越来越多的人要求安装性能优异的自动控制器。所以说，控制器的技术落后在某种程度上影响了太阳能热水器行业的发展。
1.2发展近况
近年来,太阳能热水器因利用太阳能、无污染、使用方便、长期投入费用低等特点,深受人们的青睐,太阳能热水器已经成为与电热水器、燃气热水器并列的三大热水器产品之一[2] 。目前中国市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便等问题,很多控制器只具有温度和水位显示功能,不具有温度控制功能。即使热水器具有辅助加热功能,也可能由于加热时间不能控制而产生过烧,从而浪费电能；与之配套的控制器却存在着诸如使用一段时间后,传感器因结垢而检测不准;显示器显示乱码，因干扰而造成电磁阀等执行机构误操作等一些问题,影响了太阳能热水器的推广使用[3]。目前，国内多个省市已经纷纷跟进，推进太阳能与建筑一体化，如江苏、广东、海南、山东、甘肃、深圳、浙江等地区都明确要求12层以下建筑要全面推广和配置太阳能热水系统，为太阳能应用提供了巨大的空间，太阳能产业发展
也将迎来新的契机[4] 。
随着人们生活水平的提高,各种热水器的使用已相当普及，消费者需要真正的“全自动”控制,以实现使用的最简单化,就像家用电视机、电冰箱一样,接通电源、设定完毕就不用再操心了[5] 。
1.3 课题研究方向
本毕业设计的研究的太阳能热水器控制器，有着很大的发展，但现有的技术和资金投入比较少，因此，在太阳能热水器、太阳热水系统的测量控制方面，应引起足够重视，加大投入一定力量研究开发高质量、性能好的自动控制产品。随着计算机在各种智能控制系统应用中的不断深入与蓬勃发展，单片机以其小巧的外形、较高的性价比、灵活的控制方式、广泛的应用在这一领域[6]。文章中所介绍的太阳能热水器自动控制系统，将低价位的AT89C51单片机引入太阳能热水器中，以单片机作为核心部件，实时自动采集温度和水位数据，并根据用户选择进行自动或手动控制，充分利用好太阳能热水器。
本文详细介绍了基于AT89C51的太阳能热水器自动控制系统的组成、软件设计。
2 总体设计
2．1 设计要求
本课题设计的太阳能热水器自动控制系统具有以下功能：
（1）水温显示：水温用数码管显示，测温范围0~99℃；精度±2℃。
（2）水位显示：本系统利用水位检测电路可以检测4个水位，包括4个正常水位50％、80％、100％和一个底水位；用数码管来显示当前水位，当水位超过该水位点，数码管显示。
（3）水位设置：可设置加水水位50％、80％、100％(本仪预置水位50％)。按“水位开关”键，数码管显示当前水位，如显示50，表示50％，这时“水位开关”键旁的发光二极管亮，通过按“∧”或“∨”键可以调整水位设置。
（4）缺水上水/报警：当水位从高到低，出现缺水状态时，缺水指示灯闪亮，延时15分钟自动上水至预置水位。
（5）手动上水：在手动控制状态，可以通过设在面板上的按“上水”键随时进行手动加水，若水位低于预置水位，可上水至预置水位；若水位已达到预置水位，则
在原水位基础上再加一档；若水位已加满，则停止手动加水。在上水过程中，按“上水”键，可停止上水。
（6）自动上水：在自动状态，当检测到水位没达到设置水位时，自动上水；若水位已达到预置水位，且水温超过设置水温3℃以上，自动加水直到水温等于设定水温；若水位已加满，则停止加水。此功能使太阳能热水器产出最多热水。
（7）手动加热：若日晒水温达不到设定值，则电加热自动补温，加热到预置温度后自动停止加热。在加热状态，为保证使用安全，此时应禁止用水，加热状态时红色发光二级管显示加热正在进行，待加热停止后方可用水。
2．2 系统原理
根据设计要求，可以设计出系统结构框图，如图2.1所示。
图2.1
由此可以设计出系统硬件电路图，见附录A。PCB图见附录B。该系统硬件由以下几部分组成：温度水位检测电路、水位指示电路、继电器输出控制电路、显示电路、按键电路、报警电路、工作状态指示电路和单片机控制电路。在本文第3章中将对这些电路的软件设计作详细分析。
2.3 主程序设计
系统主程序流程图如图3.13所示。
图3.13 主程序流程图
3 软件设计
软件设计分为：温度检测设计、水位检测程序设计、显示程序设计、按键程序设计、X5054程序设计。
本设计软件部分主要包括初始化模块、模拟输入和计时模块、故障判断和控制逻辑处理模块、键盘处理和LED显示模块等[7]。因系统逻辑关系较为复杂，编程时要进行逻辑判断。为简化程序，便于系统升级，本程序设计采用了模块化设计，采用汇编语言进行编程。
3.1 温度检测程序设计
3.1.1 DS18B20的使用方法
DS18B20使用的是1－Wire总线协议方式，意思是在一根数据线上实现数据的双向传输。但是对AT89C51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，必须采用软件编程的方法来模拟单总线的协议时序，从而来完成对DS18B20芯片的访问。
DS18B20对读写的数据位有着严格的时序要求，它是在一根I/O线上读写数据的。同时，DS18B20为了保证各位数据传输的正确性和完整性，它有着严格的通信协议。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始的，如果要单总线器件送回数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据的接收。另外，数据和命令的传输都是低位在先[8]。
（1）DS18B20的复位时序。如图3.1所示。
（2）DS18B20的读时序
DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。
DS18B20的读时序是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，从而让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20完成一个读时序的过程，至少需要60μs。如图3.2所示。
图3.1 DS18B20的复位时序
图3.2 DS18B20的读时序
（3）DS18B20的写时序
DS18B20的写时序同读时序一样，仍然分为写0时序和写1时序两个过程。
DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60μs，保证DS18B20能够在15μs到45μs之间能正确地采样I/O总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15μs之内就得释放单总线。如图3.3所示。
图3.3 DS18B20的写时序
由DS18B20的通讯协议得知，主机控制DS18B20完成温度转换的过程必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，
最后发送RAM指令，从而对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500μs，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60μs左右，然后发出60～240μs的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。
DS18B20有六条控制命令，如表3.1所示。
表3.1 DS18B20控制命令
3.1.2 温度检测程序
DS18B20中的温度传感器对温度进行检测，是由16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S是符号位。例如：＋125℃的数字输出为07D0H，＋25.0625℃的数字输出为0191H，－25.0625℃的数字输出为FF6FH，－55℃的数字输出为FC90H。
进行温度显示，这里用两位数码管来显示温度，显示范围00到99度，显示精度为1度，因为12位转化时每一位的精度为0.0625度，所以不要求显示小数，所以可以抛弃29H的低4位，将28H中的低4位移入29H中的高4位，从而获得一个新字节，这个字节就是实际测量获得的温度，非常简洁，无需乘以0.0625系数。
在温度程序中还要完成对温度过高和过低的故障保护。温度过高，在加热时要停止加热，当水位没满时，自动加水，这样可以得到更多的热水，使热水器达到最大的利用。当温度过低时（低于0℃），要加热，从而保护装置。
3.1.3 温度数字滤波器设计
为了更准确的得到检测到的温度参数，提高抗干扰能力，所以对检测到的温度要进行滤波处理。本设计采用数字滤波算法克服随干扰引起的误差，该法具有以下优点：（1）数字滤波无需硬件，只用一个计算过程，可靠性高，不存在阻抗匹配的问题。尤其是数字滤波可以对频率很高或很低的信号进行滤波，这是模拟滤波器做不到的。
（2）数字滤波是用软件算法来实现的，多输入通道可共用一个滤波程序，降低系统开支。
（3）只要适当改变滤波程序或运行参数，就能方便的改变其滤波特性。
常用的滤波方法有程序判断法、中值判断法、算术平均值滤波法、加权滤波法、滑动滤波法、低通滤波法和复合滤波法。本设计采用的是算术平均值滤波法[9]。
本设计温度采集系统一个周期采集数据十次，去掉最大值和最小值，然后求剩余8个数的平均值。温度检测转换流程图如图3.4所示。具体程序见附录C。
图3.4 温度数字滤波器
3．2 水位检测程序设计
水位设定为4段，包括安全下限、50%、80%、100%。本设计通过P2口来检测。当水位到达该处，相应端口输出高电平，经过ULN2003反向后，送到P2口为低电平，并且该端口数码显示[10] 。流程图如图3.5所示。
图3.5 水位检测程序设计
该部分程序中要完成水位检测和水位控制。程序如下：
test_water: jb p2.0,test_w1
mov water_num,#10h ;100%
ljmp act_w
test_w1: jb p2.1,test_w2
mov water_num,#08h ;80%
ljmp act_w
test_w2: jb p2.2,test_w3
mov water_num,#05h ;50%
ljmp act_w
test_w3: jb p2.3,test_w4
mov water_num,#02h ;20%
ljmp act_w
test_w4: jb p2.4,w_err
mov water_num,#01h
act_w: mov a,water_num ;判断是否加水
cjne a,water,act_w1
act_w1: jc act_w2
setb out_w
setb LS
ljmp test_water_ret
act_w2: clr out_w
LCALL RET_WDOG
lcall d isplay
ljmp test_water ;循环检测水位
w_err: setb LS ;报警，并加水
clr out_w
LCALL RET_WDOG
lcall display
ljmp test_water ;循环检测水位
test_water_ret: ret
3．3 显示程序设计
本设计采用74LS164来扩展并行I/O口，连接两位数码管。P0.6、P0.7作为位选信号，并采用动态显示。LED进行分时选通，这样在任一时刻，只有一位LED是点亮的，但只要扫描的频率足够高(一般大于25Hz)，由于人眼的视觉暂留特性，直观上感觉却是连续点亮的，这就是常说的动态扫描电路[11] 。
本设计采用共阳极的LED数码管，共阳就是7段的显示字码共用一个电源的正。
如要显示“0”，则要a,b,c,d,e,f六个字段亮就显示“0”了，而g和dp字段不亮。显示码表如表3.2所示。
表3.2 显示码表
显示内容包括当前水温、设置水位、设置水温。根据变量state来定，当state=0时，显示当前水温；state=1，显示设置水位；state=2，显示设置水温。
state可以通过按键来改变，具体方法见流程图部分。
串转并子程序如下：
send: push acc
push 07h
mov r7,#08h
mov a,buffer
mov dptr,#dis_tab
movc a,@a+dptr
dspr: clr disp_clk
clr c
rlc a
mov disp_dat,c
nop
setb disp_clk
nop
djnz r7,dspr
pop 07h
pop acc
ret
3．4 按键程序设计
在本系统中有4个按键，通过P1口来读取。读取按键方法如下：
test_key: mov a,p1
cpl a
anl a,#7fh
jz key_ret00
lcall d elay ;延时消抖
mov a,p1
cpl a
anl a,#7fh
jz key_ret00
mov keys,a ;保存按键值
在keys保存当前按键值，为：01h,02h,04h,08h,10h,20h,40h分别表示用水键、水位键、水温键、加、减、加水键、加温键。
部分按键设置流程图如下：
（1）用水开关：
如图3.6所示。
图3.6 用水开关流程图（2）水位键：
如图3.7所示。
图3.7 水位键流程图
（3）水温设置键：
如图3.8所示。
图3.8 水温设置流程图（4）加水键：
如图3.9所示。
图3.9 加水键流程图
（5）加热键：
如图3.10所示。
图3.10 加热键流程图（6）UP键：
如图3.11所示。
图3.11 UP键流程图
3．5 X5045程序设计
因为对设置的水位和水温需要进行保存，本设计选用带EEPROM的看门狗X5045来保存数据。
SPI串行编程EEPROM：芯片控制的指令被组织成一个8bit字节。这些命令中有两条指令代码只要直接写入芯片即可。有两条读指令用于初始化输出数据。其它的指令，还需要一个8位的地址以及相关的数据。所有的指令如表3.3所示，所有指令、地址、数据都是MSB先写，并且都是通过SPI串行总线来写入器件的[12] 。
表3.3 X5045指令
在器件进行写操作之前，首先必须设置写操作指令。WREN指令允许进行写操作，而WRDI将禁止写操作。在器件复位后将自动禁止写操作，而一旦对器件写入一个字节、一页或写入状态寄存器后也将自动处于写禁止状态。在WP引脚接地后也会使器件处理写禁止状态。这时候，在写了WREN、WRDI、RDSR和WRSR指令后不需要在后面跟上一个地址或一个数据了。
要读状态寄存器，首先要将CS接地以选择该器件，然后送一个8位的RDSR指令，然后状态寄存器的内容就通过S0线进行输出，此时必须要有相应的时钟加到SCK线上。状态寄存器可以在任何时候被读出，即使是在EEPROM内部的写周期内也可以读出。读写状态寄存器的时序如图3.12所示。
要写状态寄存器,即将数据写入状态寄存器，首先必须用WREN命令将WEL置为“1”。然后将CS接低电平以选中该器件，然后写入WREN指令，接着将CS拉至高电平，然后再次将CS接低电平，接着写入WRSR指令，跟着写入8位数据。这个8位数据就是相应的寄存器中的内容。写入结束后必须将CS拉至高电平，如果CS没有在WREN 和WRSR期间变高，则WRSR指令将被忽略。
图3.12 X5045读写寄存器时序
读存储器内容：
要读存储器的内容，首先将CS拉低以选中该器件，然后将8位的读指令送到器件中去，跟着送8位的地址。读指令的位3用于选择存储器的上半区或下半区。在读操作码和地址发送完毕后，所选中的地址单元的数据通过SD0线送出。在读完这一字节后，如果继续提供时钟脉冲，则这一地址单元的下一个单元的数据将会被顺序读出。地址将会自动地增加到，当到达最高地址之后，地址将会回绕到$000H单元。读周期在CS变为高电平后中止。
写存储器内容：
要写存储器内容，WEL位必须通过WREN指令置为“1”。先将CS拉低，将WREN 指令送入器件，然后将CS拉高，然后再次将CS拉低，随后写入WRITE指令并跟随8位的地址，WRITE指令的位3用于选择存储器的上半区和下半区。如果CS没有在WREN和WRITE指令之间变为高电平，则WRITE指令被忽略。
写操作至少需要24个时钟周期，CS必须拉低并在操作期间保持低电平。主控机可以连续写入16个字节的数据，要限制的是这16个字节必须写入同一页，一页的地址开始于地址[X XXXX 0000]结束于地址[X XXXX 1111]。如果待写入的字节地址已到达一页的最后，而时钟还继续存在，由计数器将回绕到该页的第一个地址并覆盖前面所写的内容。在进行写操作（字节或页写）完成时，CS必须在最后一个待写入字节的
位0被写入之后拉至高电平。在任何其它时候将CS变为高电平，写操作都没有完成。在一次写状态寄存器的操作或写存储器的操作之后做写入的操作，必须首先读状态寄存器并检查WIP位，如果WIP位是高说明正在进行内部的写操作。
本设计中使用X5045的程序包括三个部分：一是X5045初始化程序；一是喂看门狗程序；一是读写数据程序[13] 。下面分别进行说明。
3.5.1 X5045初始化程序
主要是完成X5045的寄存器设置，程序如下：
SO5 BIT P3.2
CS5 BIT P3.3
SI5 BIT P3.4
SCK5 BIT P3.5
x5045_init: CLR EA ;禁止中断
PUSH ACC ;堆栈保护
CLR SCK5
CLR SI5
LCALL WREN ;置位写使能子程序
CLR SCK5
CLR CS5
MOV A,#01h
LCALL OUTBYT ;单字节输出自程序
MOV A,#10H ;#STATUS_REG
LCALL OUTBYT ;看门狗时间0.6s
CLR SCK5
SETB CS5
LCALL WIP_POLL ;READ X5045 STATUS CORD
POP ACC
SETB EA
RET
3.5.2 看门狗程序
看门狗定时器电路监测WDI的输入来判断微处理器是否工作正常。在设定的定
时时间以内，微处理器必须在WDI引脚上产生一个由高到低的电平的变化，否则X5045将产生一个复位信号。在X5045内部的一个控制寄存器中有2位可编程位决定了定时周期的长短，微处理器可以通过指令来改变这两个位从而改变看门狗定时时间的长短。
看门狗定时器的作用是通过监视WDI输入来监视微处理器是否激活。由于微处理器必须周期性的触发CS/WDI引脚以避免RESET信号激活而使电路复位，所以CS/WDI引脚必须在看门狗超时时间终止之前受到由高至低信号的触发[14] 。
RET_WDOG: SETB CS5
NOP
CLR CS5
NOP
SETB CS5
RET
3.5.3 读写数据程序
读子程序：
READ: CLR EA ;读一个字节数到A中，地址在R5中CLR SCK5
CLR CS5
MOV A,#0BH
LCALL OUTBYT
MOV A,R5
LCALL OUTBYT
LCALL INBYT
CLR SCK5
SETB CS5
SETB EA
RET
写子程序：
WRITE: CLR EA
PUSH b ;写DATA ADD=ADDRESS
CLR SCK5 ;把A中的数写到地址R5中，5045
CLR CS5
MOV B,A
LCALL WREN ;WREN
SETB CS5
CLR SCK5
CLR CS5
MOV A,#0ah ;#02H ;WRITE
LCALL OUTBYT
MOV A,r5
LCALL OUTBYT
MOV A,b ;@R0=DATA {START ADDRESS}
LCALL OUTBYT
CLR SCK5
SETB CS5
LCALL WIP_POLL ;WIP=0?
POP b
SETB EA
RET
4 软件调试
在系统样机的组装和软件设计完成以后，就进入系统的调试阶段。应用系统的调试步骤和方法是相同的，但具体细节与采用的开发系统（即仿真器）及选用的单片机型号有关。调试的过程就是软硬件的查错过程，分为硬件调试和软件调试。
4．1 调试
4．1．1 硬件调试
单片机应用系统的软硬件调试是分不开的，通常是先排除明显的硬件故障后再和软件结合起来进行调试。常见的硬件故障有逻辑错误、元器件失效、可靠性差和电源故障等。在进行硬件调试时先进行静态调试，用万用表等工具在样机加电前根据原理图和装配图仔细检查线路，核对元器件的型号、规格和安装是否正确。然后加电检查
太阳能热水器安装施工技术、工艺 1、工艺流程 安装准备→支座架安装→热水器设备组装→配水管路安装→管路系统试压→管路系统冲洗或吹洗→温控仪表安装→管道防腐→系统调试运行 (1)安装准备： 1)根据设计要求开箱核对热水器的规格型号是否正确，配件是否齐全。 2)清理现场，画线定位。 (2)支座架安装： 支座架制作安装，应根据设计详图配制，一般为成品现场组装。其支座架地脚盘安装应符合设计要求。 (3)热水器设备组装： 1)管板式集热器是目前广泛使用的集热器，与贮热水箱配合使用，倾斜安装。集热器玻璃安装宜顺水搭接或框式连接。 2)集热器安装方位：在北半球，集热器的最佳方位是朝向正南，最大偏移角度不得大于15℃。 3)集热器安装倾角：最佳倾角应根据使用季节和当地纬度确定。 A)在春、夏、秋三季使用时，倾角设备采用当地纬度。 B)仅在夏季使用时，倾角设置比当地纬度小10°。 C)全年使用或仅在冬季使用时，倾角比当地纬度大10°。 4)直接加热的贮热水箱制做安装： A)给水应引至水箱底部，可采用补给水箱或漏斗配水方式。 B)热水应从水箱上部流出，接管高度一般比上循环管进口低50至100mm，为保证水箱内的水能全部使用，应从水箱底部接出管与上部热水管并联。 C)上循环管接至水箱上部，一般比水箱顶低200mm左右，但要保证正常循环时淹没在水面以下，并使浮球阀安装后工作正常。 D)下循环管接自水箱下部，为防止水箱沉积物进入集热器，出水口宜高出水箱底50mm以上。 E)由集热器上、下集管接往热水箱的循环管道，应有不小于0.005的坡度。 F)水箱应设有泄水管、透气管、溢流管和需要的仪表装置。 G)贮热水箱安装要保证正常循环，贮热水箱底部必须高出集热器最高点
Tags:太阳能热水器水位水温传感器 太阳能热水器水位水温传感器 2011-09-06 中国太阳能网我要评论 对于太阳能热水器，控制系统是十分重要的，在我们所遇到的太阳能热水器故障中，90%以上是由于控制系统的故障引起的。 对于太阳能热水器，控制系统是十分重要的，在我们所遇到的太阳能热水器故障中，90%以上是由于控制系统的故障引起的，其中由于水位水温传感器引起的故障率又占50%，所以深入地了解控制系统的作用，了解控制部件的原理，是掌握太阳能热水器安装和维修所必须的。说实在话，太阳能控制器目前完全过关的可以说没有，为此，笔者只能根据自己在长期实践中认为比较好的西子牌自尊太阳能控制仪为基本元件来解说这一章的内容。当然，市面上还有许多太阳能控制仪，质量也可能不错，无法一一介绍。可以负责地说，你只要掌握了本书介绍的控制仪和系统，已经可以解决绝大部分太阳能的问题了。 第一节水位水温传感器 目前探测水位的方法很多，但最常用的是导电式方法和浮子式方法，这两种方法也是太阳能热水器中使用面最广的探测方法，所以本书将专门介绍这两种探测法。（常用的太阳能的水位水温传感器如图7-1-1，图7-1-2所示）
图7-1-1导电式传感器图7-1-2浮子式传感器 太阳能热水器的水位水温传感器是太阳能的眼睛，它将太阳能大部分的信息传给控制仪，控制仪通过对这些信息的处理来管理太阳能热水器，同时将热水器的运行情况告诉用户，让用户合理正确的利用太阳能。传感器是太阳能热水器的重要部件，也是故障经常发生的地方，在太阳能普及的初期，太阳能90%以上的故障来自传感器。随着人们不断总结、改进，太阳能传感器的质量不断提高，传感期的寿命也逐步达到1年以上。 一、太阳能水位的控制原理 1、导电式探测原理 导电式水位传感器的原理就是利用水的导电性来探测水面的高度，如图7-1-3，在图中的水位情况下，0极（公共极）与1、2、3是导通的，与4是不导通的，因此控制系统就可以判断水面在3、4之间。
系统总体结构设计 排气管 图2-1系统结构图
图2-1为系统设计的结构图，该图的系统控制原理图如下图2-2： T3 T2 D F2 图2-2 系统控制原理图 注释：T1：热水箱的温度传感器
T2：循环水管中的温度传感器 T3：集热器中的温度传感器 F1：循环水阀门 F2：冷水阀门 F3：热水阀门 此款热水器利用微机控制主要有以下几种控制功能：晨水加热控制、温水循环控制、冷水集热控制、水箱加热控制。 1.早晨水温控制 由于清晨太阳光较弱，所以太阳能热水器从系统发挥作用。为了提供温度不低于30摄氏度的水，热水器在清晨4-7点之间对水箱进行电加热，具体控制过程如下： 首先，关闭冷水阀门F2和循环水阀门F1，然后微机开始进行水箱的温度采集，同时进行温度的比较，当水箱的温度小于30摄氏度时，电热器D接通进行加热，同时微机继续对热水箱的温度进行采集。当温度加热到大于30摄氏度时电热器断开，如此反复循环保证了温度的稳定。 2.循环水集热过程 早晨水温控制之后（7～9点），设定当日的水箱温度N（由两位BCD次齿轮开关设定），输入微机，再利用微机控制系统，通过太阳光能对热水箱加热以达到理想温度N。具体控制过程如下： 打开循环阀门F1，关闭冷水进水阀门F2，热水阀门F3处于空控状态。然后开始比较温度，若（T3-T1>5摄氏度，T2>T1）为止。如若T1=N，那么循环水集热过程结束，进入冷水集热控制过程。 3.冷水集热控制 此时热水箱温度已达到了N，冷水要进入太阳能集热器，这时温度为T3，和当日的设定温度值相比较，若T3>N则将已加热的水送入热水箱，每天的控制时段大概为9点～20点。具体控制过程如下： 关闭循环水阀门F2，打开冷水阀门F2，热水阀门F3处于可控状态。若T3>N，
太阳能热水器的通用控制器研制 武汉工程大学刘增华李伟 1、系统功能与指标 1.1功能特点 具有目前产品的一般功能： 1)设置上限水位：设置水位上限，可选择50% ~99%之间（我们选取80%），并且在使用中，不得自动上水。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 2)设置水箱水温：设置电加热的温度上限，可选择0°C~80°C（我们选取60°C），自动加热。 3)水位指示：LED五段显示。 4)水温指示：LCD液晶数字显示。 5) 自动上水：为防止空晒，当水位低于10%时，系统强制上水；当水位低于30%时，提示报警，若没有使用，启动自动上水，若使用，则报警提示先上水，再使用。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 6)辅助加热：当出现阴雨天气，水温达不到要求，启动辅助电加热，电加热温度上限设置为60°C。 同时还具有新加功能： 1)智能模式：检测淋浴水温，自动调节凉水的流量，自动调节，使水温保持在设定温度的2°C范围内，并保持有足够的流量。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 1.2技术指标 1)设置上限水位：设置水位上限，可选择50% ~99%之间（我们选取80%），并且在使用中，不得自动上水。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 2)设置水箱水温：设置电加热的温度上限，可选择60°C，自动加热。 3)水位指示：分段显示（5段显示）。 4)水温指示：数字显示（精度为1度）。 5)自动上水：为防止空晒，当水位低于30%时，提示报警，若没有使用，启动自动上水。若使用，则报警提示先上水，再使用。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 6)智能模式：检测淋浴水温，自动调节热水、凉水的流量，自动调节，使水温保持在设定温度的2°C范围内，并保持有足够的流量。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 2、系统结构设计 2.1系统的工作原理 太阳能热水器辅助控制系统结构如图1所示。在太阳能热水器的储水箱内增加一个电加器，采用220V市电加热，由辅助控制系统的继电器控制通断电，用来在温度达不到要求的时候进行辅助加热来保证热水温度。水位、水温探测器从保温储水箱顶部安装在水箱中，通过电缆线接入用户室内控制器。流量控制阀用通过步进电机来精确控制冷水即自来水的流量，来保证热水与冷水混合后的温度达到用户的要求。当水位不足报警时，通过电磁阀启动上水，上水的过程中，不允许淋浴，且放水电磁阀关闭。当需要淋浴时，放水电磁阀打开，通过自动控制冷水电磁阀的开度来保证冷水与热水混合后的温度与用户设定值基本一致（水温保持在设定温度的2°C范围内），淋浴过程中，系统禁止上水和辅助加热。当淋浴完后按下”淋浴完键”，系统停止放水并且电机要复位。系统的总体结构图如下。厦礴恳蹒骈時盡继
文章转自：华帝热水器维修 热水器这个电器相信每个家庭都是必不可少的，因为它能在任何时候给人们带来热水，不过，大家喜爱的热水器种类都是不相同的，比如有些人喜欢燃气热水器，有些人喜欢电热水器，还有太阳能的，空气能的等等，那么今天我们就带大家了解一下太阳能热水器的结构知识。 1、从集热部分来分：真空玻璃管太阳能热水器：是目前吸热效率最高的集热部分，它的优点在于，不需要在集热部分在增加保温层，而且现在的真空玻璃管无论在抗高温，抗打击和保温上，性能都是一流的，也被绝大部分太阳能热水器生产厂家所采用。其缺点在于体积比较庞大，管中容易集结水垢。金属平板太阳能热水器：是在传热性能极佳的金属片上，覆盖上吸热涂层，利用金属的传热性，将吸收的热量传于水箱中。其有点是外观美观，安装方便，可以做成平板，而且不容易损坏。缺点在于：保温要花很大的代价，成本高，间接的就是增加消费者负担； 2、从结构来分类：普通式太阳能热水器：就是将真空玻璃管直接插入水箱中，利用加热水的循环，使得水箱中的水温升高，这是目前厂家都采用的。也是一只流行到现在的最常规的热水器。一般改类热水器只有顶层能用，除非顶层用户和你楼下的关系特铁，而且屋顶的面积是有限的。分体式热水器：分体式热水器是为了解决不是顶层用户也能使用太阳能热水器而诞生的。分体式的循环有2种，一种是靠水的自然循环，这种热水器热交换效率很低，远远不能满足用水要求；另一种是靠泵循环热交换，这也是为了解决自然循环效率低的问题，使用泵循环，可以明显改善水的热交换。 3、从水箱受压来分：承压式太阳能热水器：目前，无论是哪一种分体式热水器，都有一个致命的缺点，必须使用承压式水箱，这是所有分体式热水器的基本思路，这就直接考验你的集热部分的密封性能；还有制造承压水箱成本极高，也存在安全性问题，一般要求耐压7个大气；而且循环效果不是很理想。虽然解决了水的循环问题和使用水时的方便性。非承压式太阳能热水器：目前装在屋顶的普通太阳能热水器都是属于非承压式热水器，它的水箱有一根管子与大气相通，是利用屋顶和家里的高度落差，使用水时产生压力。其安全性，成本，使用寿命都比承压式要显著得多。 怎么样？相信你看完上面的知识后也会对太阳能热水器产生一定的认知吧，其实每个热水器都有有点
太阳能热水器控制仪使用说明书 太阳能热水器使用说明，一般情况下也就是说的太阳能热水器控制仪的使用方法，在这里我们拿最常用的西子控制仪说明书，为大家讲解一下使用方法,希望对大家在使用过程中减少一些疑难问题，方便大家使用。 TMC至尊全天候测控仪使用说明书 【主要技术指标】 1.使用电源：220VAC功耗：<5W 2.测温精度：±2℃ 3.测温范围：0-99℃ 4.控温精度：±2℃ 5.水位分档：五档环形显示 6.可控水泵或电热带功率：≤500W 7.可控电加热功率：≤1500W可选：3000W 8.漏电动作电流：≤10mA/0.1s 9.电磁阀参数：直流DC12V，可选用有压阀或无压阀 有压阀工作压力：0.02MPa～0.8MPa 无压阀工作压力：0.0MPa，适用于水箱供水或低压供水 10.广域亮彩显示屏低功耗：<0.5W 【主要功能】 1.北京时间：实时显示北京时间 2.水位预置：可预置加水水位50、80、100% 3.水温预置：可预置加热温度范围：30℃-80℃，定时加热若不需要启动电加热，可预
置为00℃ 4.水温指示：显示太阳能热水器内部实际水温 5.水位指示：显示太阳能热水器内部所存水量 6.缺水提示：当水位从高变低，出现缺水状态时，蜂鸣报警，同时20%水位闪烁 7.缺水上水：当水位从高变低，出现缺水状态时，延时30分钟自动上水至预置水位 8.手动控制：可手动启动上水、加热，在操作时首先显示预置的水位或水温，用户可利用▲、▼键调整预置参数，确认后，启动上水、加热，也可手动关闭。启动加热时水位若低于50%，则先启动上水再加热。正在加热时水位低于50%自动关闭加热，保护电加热管。启动手动上水时，若实际水位大于等于预置水位时，测控仪自动上调预置水位，以保证用户上水需求，启动手动加热时，若实际水温大于等于预置水温时，自动上调预置水温，以保证用户加热需求，建议用户预置水温不超过60℃ 9.自选模式：有智能、定时、温控三种模式可选 定时模式：可设定二次定时上水、二次定时加热，原厂设置定时上水第一次9：00上水至100%水位，第二次15：00启动上水至100%水位。定时加热，第一次4：00加热至50℃，第二次16：00加热至50℃。用户可重新设定时间及参数，完全满足用户个性化需求. 温控模式：当水箱水未加满，水温高于用户设定的温控上水温度（原厂设置为60℃）自动补水至低于温控温度10℃的合适水温，此功能可防止出现低水量、高水温的不合理现象。当正在用水（水位发生变化）时，则延时60分钟启动，以避免用户正在用水时启动上水。几倍温控功能的时间：8：00-17：00。此模式下不自动启动电加热，用户根据需要可选择手动加热，此模式最为节能。 智能模式：3：00启动上水至50%水位，4：00加热至50℃，保证用户早晨起床后的洗漱用水，9：00上水至100%水位，若中途用户有用水，水位低于80%水位，则测控
太阳能热水器的工作原理图 太阳能热水器以其天然环保、可再生循环的能源优势获得了大多数人的青睐，但还是有不少朋友对太阳能热水器工作原理，太阳能热水器如何安装等问题不太了解，买购网小编特意为大家汇集了太阳能热水器的知识，想要购买太阳能热水器的您不妨一起来看看吧。 太阳能热水器简介 太阳能热水器把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足 人们在生活、生产中对热水的使用需求。太阳能热水器按结构形式分为真空管式 太阳能热水器和平板式太阳能热水器。真空管式太阳能热水器为多数，占据国内 95%的市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关 附件组成。把太阳能转换成热能主要依靠集热管。集热管利用热水上浮冷水下沉 的原理，使水产生微循环而达到所需热水。 太阳能热水器分类 1、从集热部分来分可分为：真空玻璃管太阳能热水器和金属平板太阳能热 水器。 真空玻璃管：是目前吸热效率最高的集热部分，优点不需要在集热部分在增 加保温层，现在的真空玻璃管在抗高温，抗打击和保温上，性能都是一流，被大 部分生产厂家采用。缺点体积比较庞大，管中容易集结水垢。 金属平板：传热性能极佳的金属片上，覆盖上吸热涂层，利用金属的传热性， 将吸收的热量传于水箱中。优点外观美观，安装方便，可以做成平板，而且不 容易损坏。缺点：保温要花很大的代价，成本高，间接的就是增加消费者负担。 2、从结构上来分可分为：普通式太阳能热水器和分体式太阳能热水器。 普通式：将真空玻璃管直接插入水箱中，利用加热水循环，使水箱中水温升 高，是目前厂家都采用的。也是流行的最常规的。该类热水器只有顶层能用，除 非顶层用户和你楼下的关系特铁，而且屋顶的面积是有限的。
太阳能热水器水位报警器 [摘要]: 太阳能热水器一般都设在室外或房屋的顶处，热水器的水位在使用时不易观测，使用水位报警器后，则可以实现水箱中缺水或加水过多时自动发出声光报警。此报警器电路在设计中要求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。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。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。为了适应社会日益增长的物质需求此报警器需要更多更好改进以满足人们的需求。 关键词整流电路稳压电路电导式传感器电解电容稳压管 一、系统总体方案 1.1设计目的 传感器技术、数字电子技术与自动控制技术在生产过程、科学研究、现实生活应用、医疗卫生、环保事业及其他各个领域的应用十分广泛。传感器技术、控制逻辑电路的设计及门电路芯片的选择是感应自动控制设计的重要环节，系统设计应满足环保、实用及课题要求的总体技术方案。这种专用感应控制装置的设计可以提升专业知识的运用能力，促进科技向生活的转化及环保事业的发展，对提高生活质量有重要作用。数字逻辑电路控制器使近十几年来发展起来的一种新型控制电路，具有功能齐全、控制简单、抗干扰能力强，价格便宜、重量轻、耗电省等优点。 随着太阳能热水器的推广普及，在没有自来水的地方，如何使用水泵自动启停抽水并保证连续供水是一个现实的问题。由于太阳能热水器的注水箱大多安装在房顶上，是否缺水不易观察，如果使用自动水位控制装置来控制水泵的工作，就能够很好的解决这个问题，给广大用户带来方便。 1.2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： 被测量输出信号 敏感元件转换元件调制电路
摘要 太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎。本文结合实际太阳能热水器的具体应用，在介绍太阳能、传感器、单片机的特点基础上，详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。这里根据太阳能热水器对控制器的要求与特点，提出了一种基于DS12887的太阳能热水器智能控制器的设计方法，给出了系统硬件设计及软件实现方法。 全文分三大部分。第一部分包括第一章，描述太阳能的利用和前景发展状况。第二部分包括第二章，描述太阳能系统组成及工作原理。第三部分包括第三、四章硬件设计及电路原理和软件设计，分别介绍了传感器的特点及应用、一般的太阳能热水器及循环系统、单片机发展和原理，这也是此款太阳能热水器的理论基础和必要前提。 关键词：太阳能热水器;传感器; 模糊控制; 实时时钟;单片机
1绪论 1.1太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析 目前，中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国，年产量约为世界各国之和，已有一百多家太阳能热水器生产厂。但是与之配套的太阳能热水器控制器却一直处在研究与开发阶段。这种控制器只具有温度和液位显示功能，而且为分段显示，温度显示误差为10%，水位显示误差为25%。这种显示器(还称不上控制器)不具有温度控制功能，当由于天气原因而光强不足时，就会给热水器用户带来不便；即使热水器具有辅助加热功能，由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费大量的电能。本文设计的太阳能热水器控制器以80C51单片机为检测控制核心，采用DS12887 实时时钟，不仅实现了时间、温度和水位三种参数实时显示和FUZZY控制功能，而且具有时间设定、温度设定与控制功能。温度控制采用模糊控制，控制器可以根据天气情况利用辅助加热装置使蓄水箱内的水温在设定时间达到预先设定的温度，从而达到24小时供应热水的目的。太阳能热水器是太阳能利用中最常见的一种装置，经济效益明显，正在迅速的推广应用，太阳能热水器能够将太阳辐射能转换热能，供生产和生活使用。他主要由平板集热器、蓄水器和连接管道等部件组成，可分循环式、直流式和闷晒式。 此款热水器包括主、从两大系统：主系统的特点是在晴好的天气利用太阳光能为热水器加热；从系统相当于电热水器，它在无光照的情况下利用电辅助加热。它充分利用太阳能的丰富的免费的资源的优势，同时考虑到在阴天及夜间无法利用太阳能的缺点，充分发挥太阳能热水器和电热水器的各自优势，这是世面上大部分热水器所不能比拟的。 1.2太阳能热水器的应用及意义 众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭，没有污染的巨大能源。随着世界上煤、油、气的储量日益减少，能源危机已日益增长，环境污染的危机已威胁着生态平衡，太阳能开发利用的课题已提到人类的面前。有人预测：二十一世纪太阳能将由辅助能源上升为主要能源。但由于太阳能的分散性、季节性和地区性又给太阳能利用带来重重困难，有些技术难点尚未突破，产品造价偏高（如光电池）。因而尚未被人们大规模的使用。 在太阳能热利用技术中，太阳能热水器是技术上比较成熟、造价比较低廉的产品，同时给人民提供不耗能源、保护环境、绝对安全的热水而受到人们的欢迎。 太阳能热水器是以太阳能光热转换，利用温室效应和虹吸原理使水加热的装置，此装置分为两个不同的概念： 1.太阳能热水工程系统，这种系统由太阳能集热器、储水箱管线、补
太阳能热水器的工作原理图解与结构图解 太阳能热水器具有安装使用方便、节能效果明显的优点，可以吸收太阳能辐射能，并且把能量转换成热能，从而产生热水的一种设备。在家庭用热水、商业用热水、工业制造用热水等方面都有广泛的应用，下面小编就为大家介绍一下太阳能热水器的工作原理与结构图解。太阳能热水器工作原理太阳能热水器工作原理图1、吸热过程真空管式太阳能热水器：太阳辐射透过真空管的外管，然后被集热镀膜吸收后沿管壁传递到管的水，此时水受热而温度逐渐升高，比重减小而上升，形成一个向上的动力，构成一个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时温度较低的水沿管的另一侧不断补充如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。平板式太阳能热水器：其中介质在集热板因热虹吸自然循环，随后将太阳辐热量及时传送到水箱，介质也可通过泵循环实现热量传递，因此就有源源不断的人能来保持水温的稳定。2、循环管路直插式结构的真空管式太阳能热水器，热水是因为通过重力的作用而提供动力；然而平板式则通过自来水的压力提供动力。不过这两种太阳能集中供热系统均采用泵循环。由于太阳能热水器集热面积不大，考虑到热能损失，一般不采用管道循环。太阳能热水器自然循环集热原理示意图3、
系统工作1）温差控制集热循环集热器温测器和水温感应器置入在太阳能热水地暖系统中，能够很好地吸收太阳能辐射后，促使集热管温度上升，然后当集热器温度和水箱温度水温差到达△t设定值时，通过检测系统发出指令，循环泵将中央热水器中的冷水输入集热器中，然而水被加热后又再次回到水箱中，使水箱的水达到设定的温度。2）地暖管道循环系统这个系统是增加热水循环泵作为不 同点，然后通过控制器更好得控制地暖管道循环为工作原理。然后再通过当水温达到设定温度时，自动启动地暖循环泵，使高温水通过地暖盘管在室循环，从而使室温度不断提高。如果水箱水温开始低于某一设定值时，应当将地暖管道循环泵进行自动停止为最好的方式。太阳能热水器结构图解太阳能热水器结构图太阳能热水器的安装准 备工作（1）准备施工工具。比如：螺丝刀、扳手、电钻等。（2）打开热水器包装，按照装箱单检查配件是否齐全。1)真空管数目齐全且是否完好;2)电加热是否完好;3)水箱箱体是否有凹痕;4)支撑辅件是否齐全;5)只能控制仪包装是否完好等。1、安装支架（1）安装位置选择。一般选择在屋顶，方向是坐北向南，正向南偏西 5~10°，确保没有遮挡物。入户管线也应该减少，这样可以增加日照时间。（2）组装支架。安装时应当按照说明谁把前片和后片组装在一起，然后使用扳手上紧螺丝，无松
二、主要功能 1、北京时间：实时显示北京时间 2、可预置加水水位50、80、100% 3、可预置加热温度范围；30℃～80℃，若不需要启动电加热，可预置为00℃ 4、水温指示：显示太阳能热水器内部实际水温 5、水位显示：显示太阳能内部所存水量 6、缺水提示：当水位从高变低，出现缺水状态时，蜂鸣报警，同时20%水位闪烁 7、缺水上水：当水位从高变低，出现缺水状态时，延时30分钟自动上水至预置水位 8、温控上水：当水箱水未加满，水温高于用户设定的温控上水温度（原厂设置为60℃）自动补水至低于温度10℃的合适水温，此功能可防止出现低水量、高水温的不合理现象。当正在用水（水位发生变化）时，则延时60分钟启动，以避免用户正在用水时启动上水。具备温控功能的时间：8；00～17：00 9、手动控制：可手动控制上水、加热，在首先显示预置的水温或水位，用户可利用▼、▲键调整参数，确认后，测控仪蜂鸣提示启动上水、加热，也可手动关闭。启动加热后若水位低于50%，则先启动上水再加热，并将水位加至80%。正在加热时水位低于50%自动关闭加热，保护电加热管。 10、全天候模式：可按用户个人需要，全天24小时内，可分别设定早、中、晚三次定时上水及三次定时加热，并且可分别设定每次定时上水的水位和定时加热的温度。原厂设置为第一次早晨3：00启动上水至50%水位，4：00启动加热至50℃，提供用户早上起床后的洗漱用水，第二次9：00启动上水至水满，中午不加热，以便尽量利用太阳光能量提供加热，第三次15：00启动上水至100%水位，16：00启动上水至50℃给用户晚上提供大量热水随心所欲（若利用太阳能已达到50度不启动加热节能）。用户自行设定定时时，建议将定时上水时间提前定时加热时间1小时以上，以便先上水再加热，建议加热温度不超过60度，以免烫伤并节约电能。 11、若取消全天候模式，持续按住加热键，则取消定时加热，持续按住上水键，则取消定时上水，同时自动启动温控上水模式（因自动上水是必须的）。反之操作可分别恢复全天候模式中的定时上水和定时加热，全天候图标对应显示 12、防电热带起火：在启动管道保温功能后，测控仪在电热带加热管道温度平衡后（通电约10分钟），自动关闭电热带，等管道温度下降后，再次按用户自行设定的延长时间（原厂设定30分钟，若设定为0分钟，则长时间不通电）启动电热带，此过程自动重复运行，可避免长期通电电热带，节约电能，并有效防止因长期通电造成电热带老化起火等恶性事故。 13、自动防溢流：因真空管破裂或水位传感器故障等原因造成溢流，自动停止上水。 14、断电显示：当停电时，温控仪保留用户预置的所有参数，同时继续显示水温、水位及北京时间，断电时测控仪按键自动锁死，以防误操作。当来电时能按以前设定的工作模式及功能继续运行。 15、恒温加热：水箱水温低于恒温温度5度，立即启动加热至恒温水温，保证水箱温度恒定。若水位低于50%，先立即自动启动上水，再启动加热，以免干烧。因此水位不能低于50%，建议采用上下水双管安装，以便不影响用户持续大量用水。 16、持续按住保温键可进入恒温加热功能（原厂设置为50度），反之则取消此功能。 17、强制上水：水位传感器出现故障时，可按上水键，实现强制上水，每分钟会出现蜂鸣提示，注意有无溢水，8分钟后自动关闭上水。 18、低水压上水：在上水过程中，水压过低或停水，测控仪会自动进入低水压模式，在此上水模式中，测控仪会间隔30分钟启动上水，若30内仍不能使水上升一档，则停止30分钟，然后再启动上水，反复循环运行，以免在低水压或停水时发生以下情况：1、电磁阀、水泵长
自制简易太阳能热水器详细流程 黄志光 太阳能是取之不尽，用之不竭的清洁且廉价的能源。家庭利用太阳能的方式，主要是利用太阳能热水器提供生活用热的水。目前市售太阳能热水器的种类和品牌很多，质量也很好，但价格太贵，动辄几千元，要使广大城镇和农村居民普遍用上太阳能热水器仍然是可望而不可及的事情。 我于去年试制了一台简易太阳能热水器，经将近两年的使用，效果很好。这种热水器结构简单，造价低，适应性广，可以安装在楼顶，也可以安装在地面，有电无电，有无自来水，只要有阳光照射到的地方都可以使用。现对它的工作原理、结构和制作过程详细介绍如下: 图, 一、工作原理 如右图所示，吸热箱吸收太阳的辐射热(太阳能)使箱内水温升高，箱内热水向上通过上对流管流入保温桶并继续上升至最上层，保温桶底层的冷水通过下对流管自动流入吸热箱的下端被加热后又上升进入保温桶。就这样，通过冷热水的对流，
保温桶中的冷水不断自动进入吸热箱被加热后又自动进入保温桶保存起来，使保温桶中的水温不断升高，桶中的冷水也就逐渐变成了热水。 二、简易太阳能热水器各部件的制作 (一)吸热箱的制作 用1000X2000X0.8的不透钢板经裁剪并折边(如图,所示)后焊接成980X10的薄型水箱。为防止水箱注水后变形，在水箱内沿水的对流方向焊置5-6根长800的10X10的方形不锈钢管以增加强度，具体做法是::方管距水箱上、下两端的距离均等或与下端的距离稍小，管与管间及管与箱侧边的距离均等，并事先在箱底及箱盖上表面画好方管的位置，然后用”点焊”法将方管焊於箱底内，焊点距离应不大于100为好，置于箱底内的方管全部焊完后盖上箱盖(画有方管位置的一面朝外)，然后将吸热箱四周的接缝全部”点焊”固定，然后按照事先画好的方管的位置，以点焊法从箱外将方管与箱盖焊接在一起，最后再将四周接缝全部焊牢，绝不可出现漏焊或气孔，以防漏水。 在焊接四周接缝的过程中应用一适当的夹具(如图,)压住焊缝的两端，以减小箱体因焊接所造成的弯曲变形。箱体四周焊好后，在吸热箱的水的对流方的上表面(向阳面)的最上端的中央及下表面的最下端的中央各钻一直径为20的圆孔(必须在箱体四周焊好后才能钻而不能在焊接前先钻孔)，再将自来水管(4分管)连接用的(不锈钢)内接头的的一端插入孔中(不可插入太深以免与箱体的另一面靠得太近影响水的流动)，然后焊牢，也可以将”内接头”改为如右图所示的自制的”吸热箱水管接头”。 以上工完成后，必须注水检查所有焊点、焊缝，确保绝不漏水。方法:单个制作可用灌水法;批量制作可用”打气法。吸热箱上面的玻璃盖:平板无色玻璃，1050X1050，厚度随意。
太阳能热水器安装图详解以及安装过程 如今各类采用新型环保能源的电器受到广大群众的追捧，太阳能电器同样的也越来越受到大众的青睐。那么这类太阳能电器安装起来复杂吗？能够自己安装吗？新浪装修抢工长将为你讲解太阳能热水器安装图以及安装流程。 太阳能热水器安装图之一：手动控制太阳能热水器安装图
是最简单的太阳能热水器的安装图，在用户房间内，打开进水阀门4，自来水通过打开的手阀1进入太阳能水箱，待水箱的水装满了，就会通过排气口3外接的管道流出来，流到用户的接水槽，用户看到水流出的信号，关掉进水阀。太阳能热水器进水过程结束。太阳能的水经一天太阳的照射，水温逐步提高，晚上就可以使用了。 太阳能热水器安装图之二：机械式自动进水安装 减压阀控制的机械自动进水方案
由于手动进水存在不方便的地方，人们采用了一些机械式自动进水的方法，在这里我们介绍二种比较普遍，安装比较简单又比较可靠的方案：减压阀如上图，是一种经常用到的机械式自动进水的控制部件，它的可靠性较高。 太阳能热水器安装图之三：带太阳能控制仪的太阳能热水器的安装
这是是太阳能热水器安装中应用的最广的方案，太阳能的运行由太阳能控制仪8控制，当太阳能热水器水箱水位低于最低水位时，由控制器打开电磁阀1，使得水箱进水，当水位升到用户设定的最高水位时，控制器关闭电磁阀1，进水停止。用户可以指定上水时间，当指定时间到时，只要水位不超过最高水位，控制器就打开电磁阀1进水，直至水位达到最高水位为止。控制器也可以手动强制进水：当按下手动进水键时，控制器打开电磁阀进水直到水位达到最高水位为止。控制器还可以控制电加热，当按下电加热键时，控制器导通电加热器7的电源，电加热器工作，直到用户指定的温度为止。当温度下降到指定温度以下3-5度，控制器重新启动电加热，将水加热至指定温度。用户还可以指定加热时间，在某一时间，太阳能水箱的温度达不到设定的温度，控制器就会导通电加热器，将水箱的水加热至设定的温度为止。控制仪还有保护作用，当水位下降到某一点时，电加热停止，直到水位回升到该点以上。 安装流程： 1.安装向阳 太阳能热水器应安装在无遮阳的地方，主体朝阳（正南或偏西10度左右），并固定牢固以免恶劣强风天气刮倒热水器。 2.主体安装顺序
安装设计与施工组织方案(一)安装设计方案 1）阳台壁挂式原理及安装
（1）太阳热水系统的安装应由专业安装技术人员安装； （2）集热器安装在阳台实体栏板的室外部分，栏板的承载能力不小于80Kg/㎡,轻质填充墙和轻质阳台栏板不能作为集热器的支撑建筑结构； （3）集热器安装部位的阳台栏板朝向的范围为：正南偏东15度---正南偏西15度； （4）储热水箱应安装在承重墙上，水箱周围要有排水条件；（5）集热器最高处要低于水箱最低处，此高度差在条件允许的情
况下越大越好； （6）所有管路连接必须可靠密封并耐高温，能承受0.6Mpa以上压力，不得有任何泄露； （7）控制器每条引出线都标注了不同颜色，请对照说明书严格区分，否则会给你带来不可预测的损失； 2)系统安装位置选择 （1）集热器安装位置应选择在南阳台，固定在实体栏板的室外部位； （2）集热器安装位置不能妨碍阳台窗户的正常开启； （3）为提高集热器的得热量，在有条件的地方集热器与南立面应有一定角度，推荐的安装角度是15°； （4）集热器安装地点前方应没有遮挡物体，保证集热器从早8：00—晚16：00之间有太阳照射，若有遮挡物，则集热器与 遮挡物距离应大于L: L= H tg（66.5-a）（其中H：为:遮挡物高度； a：当地纬度）全国主要城市纬度和集热器与遮挡物距离
54 ′ 2.8H 2.4H 2H 1.8H 1.7H 1.6H 1.4H 1.3H 1.1H 1.1H 0.9H 3)平板式集热器安装（附图） 集热器图
(1)集热器安装基础制作； a集热器的位置应安装在阳台外主体墙体上，集热器支架应用不小于M12膨胀螺栓固定在墙体上； b对于阳台外是玻璃的，集热器支架应与预埋件牢固连接； 集热器支架图 (2)阳台外部预留安装集热器的位置； a在阳台打好的孔中安装M12胀螺栓或自攻螺钉，钻孔内要填满防水胶后再插入膨胀螺栓或自攻螺钉，并在拧紧膨胀螺栓或自攻螺钉前加装防水垫片，确保不漏水； b选择支架上合适的固定孔与预埋膨胀螺栓或自攻螺钉配合，用M12螺母及垫片紧固； c在支架的底梁上铺防护网，并用横梁压在防护网的折弯处，用M10的螺栓、螺母把横梁、防护网及底梁紧固在一起；
太阳能热水器日常维护及常见故障排除方法 一、常见故障现象分析及处理办法 1、天气晴好时热水器智能仪显示水温且水是满的,但洗浴过程中没有热水: 因为水压不稳定或自来水压力过大,使得热水器中的热水下不来。 首先观察热水阀门的开关是否没有开大,或是把冷水阀门关小; 若还是不行则可以增加供水泵来加大热水出水水压,或是把热水器出水管加粗。 若冬季出现此现象，可能是室外管路被冻住，需要检查电伴热带是否启动或者失效。 2、天气晴好时热水器水温不热: 在使用中不要频繁给水箱补充冷水,用智能仪设定好每天的上水时间,尽量在这个时间前使用热水。 查看楼顶的建筑物遮挡,在热水器正南方向最好不要有广告牌或安装其它热水器,否则直接影响集热效果。 冬天水箱中基础水温太低，每天适当预留热水，以提高次日基础水温或水箱减半运行。上水阀门损坏，热水器一直处于缓慢上水状态，维修或更换上水阀门。 3、热水水温在洗浴过程中不稳定,经常变化,使热水都浪费在调解水温上了: 市政冷水水压不稳；屋内其他用水点不断增加或减少，使冷水水压和热水流量不断变化导致水温变化。 或者参考第一条，使出水水温恒定。 4、电加热过程中, 智能仪会发出响声,这属于正常现象. 5、上水满水后水位从100%变成80%，是正常的。 这是因为在上水时，到达80%后，水箱里水是挠动，水位计误认为100%，智能仪控制电磁阀停止上水，当水箱水平静下来，水位显示80%。 6、当水箱里没水情况下显示100%格（即水箱显示水位满格是却放不出热水）：水温水位冻住，传感器始终显示满水位。只要热水器解冻，则智能仪恢复正常。 水位口和传感器连接处的橡皮圈没有通孔，传感器里空气产生气压使显示器显示100%，只要把传感器的橡皮圈拆下，使橡皮圈通孔。 因水垢将传感器探头堵上使之失灵，应将水垢清除。传感器损坏，更换传感器。冬季时室外管路因电伴热带未开启或者电伴热带失效而被冻住，热水无法进入室内。 7、电加热时指示灯在闪动，温度显示处有时出现闪动，有时显示温度。 可能原因为电加热或用户家插座火线、零线虚接；如插座不是左零右火，此时漏电保护对变压器产生干扰，也会产生这种现象。 8、智能仪上不去水： 电磁阀坏了，或者接线没接好。 若智能仪显示100%而实际上没水，参考“水箱里没水显示100%”情况与故障排除方法。可能是通气孔堵塞，水箱内气体排不出去致使上不去水。 冬季时室外管路因电伴热带未开启或者电伴热带失效而被冻上，自来水无法进入水箱。水压偏低或者停水 9、屋面太阳能水箱从排气孔向外溢水：传感器故障，更换传感器。 室内热水管网中有其他承压设备，如燃气热水器、电热水器等等。由于这些承压设备与自来水管路相连，导致热水管网内的水压为自来水水压，使热水管网内的水通过太阳能热水器的热水管返回到屋面太阳能水箱，水满后即从水箱排气孔溢水。 二、日常维护 经常性的维护保养,对保持箱式组合热水系统的集热性能。正常使用及延长寿命都有着重要作用。热水器运行稳定,日常维护简单,不需专职人员管理,但也一定要责任到人,不可疏忽大意.
太阳能热水器的结构 平板型太阳能热水器主要是由平板集热器、水箱、水管、支架及配件等部分组成。 （一）平板集热器 平板集热器是平板型太阳能热水器的核心，包括吸热器、盖板、保温层、外壳四大部分。 1、吸热器：也叫集热器或集热芯子，其作用是吸收太阳的辐射能量并向水传递热量。 1）吸热器的结构：吸热器由吸热板（也叫肋片）和水管组成（如图2-3所示），水管有排管和集管之分。排管夹在肋片之间，用来传递热量使水温升高；集管与所有排管相接相通，并且通过水管与水箱连通，使排管中水进入水箱，水箱中的冷水进入排管被加热。吸热器在结构上有管板槽式（图2-4a）和翼片式（图2-4b）等多种形式。将排管夹在肋片之间的方法很多：较为简单粗糙的方法就是在排管长度方向，隔一定距离用铁丝捆扎或铆接，也有在排管和吸热板交接处，沿管子长度方向锡焊的，也有在结合缝隙中填充各种导热胶的；随着太阳能热水器工艺水平的不断提高，北京市太阳能研究所引进了加拿大八十年代末的一条生产线，将两片铝带与一根铜管（在两铝带中间）轧制在一起，再用高压气体吹胀，形成铜铝复合式吸热板芯，如图2-5所示，其特点是：I热效率高；II寿命长，水质清洁；III 节约铜材，降低成本；IV有很好的耐压性能。正因为这些特点，铜铝复合板芯已经形成潮流，是平板型太阳能集热器的先进代表。 2）吸热器的材料：国外基本上都用铜和不锈钢，国内已大量采用铜材、铝合金、钢材、镀锌板，沿海水质较差的地区，则可用塑料或玻璃来替代。 3）吸热器表面上的涂层：因为金属表面的反射率高，吸收率低（一般只有20~40%的太阳辐射能被吸收），为了增强吸收效果，必须在金属表面上刷涂层。涂层有选择性和非选择性两种，所谓选择性涂料（因为这种涂料价格便宜），是对太阳光的短波辐射具有高吸收率（a），而本身所处温度的长波发射率（qT）却很低的一种涂料，可用a/qT大于1来表示。若a/qT=1，则称之为中性吸收层，也称为非选择性涂料。平板型太阳能热水器的吸热
太阳能热水器控制器的功能和安装介绍太阳能热水器控制器是用数字的方式显示水温、水位，也称太阳能控制仪表，或者微电脑控制仪表和控制器等。今天小编为大家介绍太阳能热水器控制器的功能和安装须知。 太阳能热水器控制器的功能 当进行全自动水位控制时，水位低于规定值报警并自动上水，上水到规定水位时自动停止上水；水位界于高低水位之间时，可以通过触摸键手动上水、停水；当水压不足时，自动控制增压泵投入工作，避免因水压不足导致上水失败；全自动的温度控制，禁止高温空晒后进水，可以防止真空管因突然注入冷水而爆裂。 太阳能热水器控制器的安装施工 1、根据用户居室情况，确定主机的固定位置。主机应安装在距地面高度不小于1.4m且用户操作比较方便的墙上。 2、在墙上打膨胀螺栓或钢钉时，须避开墙体内埋设的电线。 3、配线敷设：应符合国标的要求。 4、护套线与电热器及主机的联结。
太阳能热水器控制器 5、传感器安装 （1）将传感器由溢流管插入，轻拉引线，使之贴紧进口处，再向内伸进1公分左右，然后将固定件套在溢流管上。 （2）将传感器专用线引入室内，并且固定，不等用力过猛，以免擦伤或拉断。 （3）安装过程中禁止插座淋湿。传感器不能与电加热管相碰或距离过近。 （4）若选配下置式传感器，从水箱底部向上安装，拧紧固定螺帽，检查有无渗水情况。 （5）若现配上置式传感器，从水箱顶部向下安装，并用扎带将导线固定。 6、电磁阀安装 （1）应在安装前将管道内的杂质冲洗清理干净，电磁阀应安装在冷热水管道相通的管道上。 （2）电磁阀进水端与出水端不得装错,有滤网的一端为进水端,底部箭头所示为水流方向。连接进
水端的管子应采用软管或易拆卸的管子，以方便清除滤网上的阻塞物。定期清洗电磁阀滤网。 （3）两芯对接线与电磁阀相连，引线可加长，应选用线径较大的铜芯电缆线。 （4）有压电磁阀自身带有止回装置，可不安装机械式单向止回阀。无压电磁阀有的没有止回装置，需安装机械式单向止回阀。 （5）安装时应注意避免使用管钳、扳手等工具打击或直接作用于电磁阀线圈或塑料主阀体部位。为防止渗漏等意外事故发生，电磁阀应安装在不发生渗漏到室内或喷射至可能造成事故的地方。 以上就是小编为您带来的太阳能热水器控制器的相关知识，许多用户在选择太阳热水器时往往会忽略控制器，其实控制器也是非常重要的，包括它的功能、安装等等知识，只有了解这些才会在实际使用的时候更便捷、舒适。
目录 1绪论 (1) 1.1本课题的来源及研究的目的和意义 (1) 1.2 太阳能热水器的概况 (1) 1.3本课题所涉及的问题及国内（外）研究现状及分析 (1) 1.4 国外研究现状及分析 (2) 1.5国内研究现状及分析 (2) 1.6对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析 (3) 1.7完成本课题所必须的工作条件及解决的办法 (3) 1.8完成本课题的工作方案及进度计划 (3) 2太阳热水器能结构设计方案 (4) 2.1 机型 (4) 2.2 机具工作原理 (4) 2.3 总体配置 (4) 2.4 基本设计参 (5) 2.5确定传动方案 (6) 2.6电动机的选择 (6) 3传动机构的设计 (8) 3.1齿轮及齿盘的设计 (8) 3.2轴的计算 (11) 3.3凸轮机构的设计及计算 (12) 小结 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17) 附录 (18)
1绪论 1.1本课题的来源及研究的目的和意义 进入21世纪，随着石油、煤、天然气等这些不可再生自然能源价格的上涨，能源危机再次引起了人们的注意，如何很好的节约和利用能源，特别是可持续性能源，一直是人类所面临的问题。在本次设计中我将从我国目前面临的能源现状出发，分析太阳能的基本特性的基础上，对目前收集太阳能最成功的装置太阳能热水器进行结构设计。 太阳能热转换技术的核心是采用高品质、高转换率的太阳能集热器。未来的太阳能热利用发展趋势是太阳能与建筑结合，太阳能平板集热器是与建筑结合最佳方式的太阳集热器。但我国幅员辽阔，各地日照时间，日照角度等参数各不相同，因此可根据环境需要做成灵活多变的结构形式和形体尺寸。 太阳能热水器虽然在国内用的比较多，但是在结构方面有不少的不足之处，不能尽可能满足用户的使用，本次设计旨在提出一些可以优化的方面。 一是提出集热器旋转的结构改进方案，二是提出集热器日照角度变换的结构改进方案，三是提出在热水器自动控制方面的改进方案。 1.2 太阳能热水器的概况 目前太阳能热水系统尚未纳入建筑给排水设计,工程中较常用的热水供应是采用换热站提供的合适温度的热水,再通过室外管网向用户供水。该供水方式存在供热效率低, 经济效益差等缺点。而家用太阳能热水器就是一个节约能源，有效利用能源的典型。随着人类生活的不断进步，科学技术的不断发展，电子技术在各个领域的广泛应用，如何更高效的利用太阳能必将成为小型太阳能结构的发展趋势。美国、日本等发达国家已经在这方面做了很多有益的探索和研究，在我国，随着人民生活水平的日益提高，高效便捷的太阳能结构也必将在我国兴起、发展和完善。所以如何提高民用设备的利用率也就成了一种有益的、必要的、积极的探索和研究。同时，自 1985年以来我国太阳能利用取得了举世瞩目的成绩，太阳能热水器是太阳能热利用中技术最成熟、应用最广泛、产业化发展最快的领域，并且随着大众文明意识的提高、人民生活水平的不断提高以及对生活热水需求的日益增长和拥有9亿人口的农村潜在市场的开发，研究、开发与太阳能热水器相配套的控制系统，也就有着重大意义，同时会创造良好的社会效益。而目前市场上的太阳能热水器，存在着太阳能利用率不高、稳定性差、通用性差等缺陷。本设计就是针对这些，开发具有高太阳能利用率、通用性、稳定性好的太阳能热水器。 1.3本课题所涉及的问题及国内（外）研究现状及分析 当前我国自主开发的全玻璃真空管太阳能热水器在世界上处于领先平，并出口到日本、美国等发达国家。据统计，截止到1998年底，我国太阳能热水器生产厂有1000多家，年产量在250万平方米以上，年产值35亿元，从业人员1.5万人，用户达3000多万人，年产量及拥有量均居世界首位，成为我国节能领域的新兴产业，已引起国际能源界的关注，发展势头很好。进入90年代，中国在改革开放政策指引下，随着太阳能热水器的不断改进、大众文明意识的提高、人民生活水平的不断提高以及对生活热水需求的日益增长和拥有9亿人口的农村潜在，市场的开发，更是促进了太阳热水工业的迅速发展，太阳能热水器应用同时也得到了一个大规模进展，并且形成了与空调、彩电、冰箱等一样的大规模市场。太阳能热水器是利用集热器吸收太阳光，将光能转化成热能，并通过储水箱将热水储存的装置。目前，技术水平最高的太阳能热水器是真空集热管太阳能热水器。真空集热管的内、外管之间是真空夹层，确保冬季管内不结冰，能够正常使用，内管上有一层选择性吸收镀膜，膜层能充分吸收太阳光。真空管里的水，吸收热量后，通过温差循环，加热储箱内的水。太阳能中央热水系统采取以太阳能为主，电能为辅的能源利用方式。一般情况下全年90%的热水来自太阳能，只需10%的电能作补充，365天全天候可以供应热水。太阳能热水器可在全国大部分地