太阳能热水器监控仪研发设计与制作
太阳能监控方案
（1）实时数据监测：通过监控平台实时查看发电设备、环境参数等数据。
（2）历史数据查询：查询历史监控数据，分析发电系统运行趋势。
（3）故障诊断与报警：对异常数据进行诊断，及时发出报警通知。
（4）运维决策支持：根据数据分析结果，为运维人员提供优化运行策略。
五、项目实施与验收
1.项目实施
3.安全监控：对发电系统的防雷、接地、消防等安全设施进行监控。
4.数据分析：对采集到的监控数据进行存储、分析和处理，为运维人员提供决策支持。
四、实施方案
1.系统架构
本方案采用分层架构，包括数据采集层、数据传输层、数据处理层和监控管理层。
（1）数据采集层：负责实时采集发电设备、环境参数等数据。
（2）数据传输层：通过有线或无线网络将采集到的数据传输至数据处理层。
太阳能监控方案
第1篇
太阳能监控方案
一、项目背景
随着我国经济的快速发展和能源需求的不断增长，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其开发和利用越来越受到重视。为了确保太阳能发电系统的稳定运行，提高发电效率，降低运维成本，特制定本太阳能监控方案。
二、监控目标
1.实现对太阳能发电系统运行状态的实时监控。
2.提高发电系统的安全性、可靠性和经济性。
（3）按照设计方案，进行硬件设备安装、调试。
（4）开发软件系统，进行系统测试。
（5）组织项目验收。
2.项目验收
（1）验收标准：按照国家相关标准和行业规定进行验收。
（2）验收内容：包括硬件设备、软件系统、数据传输、监控效果等方面。
（3）验收方法：通过现场查看、功能测试、数据比对等方式进行验收。
六、项目运维与保障
3.软件系统设计
科技成果——太阳空气能热水器智能远程监控系统及监控方法
科技成果——太阳空气能热水器智能远程监控系统及监控方法所属类别重点节能技术适用范围城市热水供暖系统、大型酒店、宿舍楼、泳池、烘干场地等技术原理可运用智能手机等远程终端来操控太空能热水器，实现远程开关机、系统工作模式切换、温度调节以及水位等控制。
同时室内模块接收太阳空能热水器智能控制系统各传感器（水位，光线和温度）返回的数据，通过智能分析，当数据超过用户设定的阀值时，通过网络发送报警信息通知用户，由用户选择最佳的工作模式，使太空能热水器处于极度安全、高度合理的节能工作模式之中。
关键技术（1）采用NOSII+FPGA的设计方案，利用成熟的SOPC技术，实现以太网分布式数据采集系统。
（2）以太网分布式数据采集系统的实现，以NIOSⅡ嵌入式处理器和μC/OS-Ⅱ操作系统为核心接入以太网进行数据采集和传输。
（3）软件设计上，在NIOSⅡIDE的开发环境下，控制FIFO缓存器实现数据采集。
（4）SOPC上运行μC/OS-Ⅱ操作系统和LwIP协议栈，实现多任务操作环境。
在此基础上，进行基于μC/OS-Ⅱ程序设计、LAN91C11驱动程序设计和上位机应用程序设计。
主要技术指标1、采用PC机作为客户端，SOPC系统作为服务器端，两者通过TCP/IP协议实现数据在以太网上的双向传输。
2、从软件硬件阐述整个系统设计方法和过程，以及利用C＃网络编程环境完成Socket的程序编写。
3、技术为国内首创根据人数智能调整用水量，节能之比例比不用此系统的设备节能35%。
与替代技术对比：目前对太阳空气能热水器的智能化远程监控仅仅局限于对对热水器设备上的出水温度测量以及水箱水位的测量以及显示功能。
显然，这种简单的功能无法满足现有社会对智能化监控的需求。
热水器在使用过程中，因为使用不同部件使用期限的限制，或者突发的意外状况，均有可能导致太阳空气能热水器出现不同的故障。
而实时监控热水器，知晓热水器的当前状态，从而为快速解决故障提供了保障。
太阳能热水器控制仪设计毕设
本课题的目的是结合太阳能热水器的具体应用，设计一种用于太阳能热水器的检测控制系统，以更好的实现对太阳能热水器的监控与控制。太阳能热水器作为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。根据太阳能热水器特点以与对控制器的要求，本文提出了一种基于单片机AT89C52的太阳能热水器智能控制器的设计方法。
论文通过对整体设计方案，硬件电路，软件程序的设计分析，实现了太阳能热水器的水温水位的检测与控制，具有实际的意义。
关键词：太阳能热水器；传感器；DS12887；单片机； FYD12864-0402B
Abstract
The purpose of this study is to introduce a kind of solar water heater detection based on the application of solar water heater，achieving to do the better monitoring and controling of the solar water heater. Solar water heater，as one of the most common use of the solar energy utilization. The economic benefit is obviously and the popularization and application is rapidly. According to the characteristics of solar water heater and the requirement of the controller，here shows a design method of the solar water heater intelligent controller based on the clock chip DS12887.
基于单片机的太阳能热水器测控仪设计
学号:常州大学毕业设计（论文〉(迎届)题目学生学号:学院专业班级― 校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务二〇一二年六月基于单片机的太阳能热水器测控仪设计摘要：如何很好的节约和利用能源，特别是可持续性能源，是人类所面临的重要问题。
太阳能热水器以其廉价、节能的特点，受到广大消费者的青睐，与之配套的控制器设计问题一直受到人们的关注。
本文提出了一种新型的太阳能热水器控制系统设计方案。
本设计采用1^03-51系列单片机八丁89052作为中央处理器，结合外围电路单元，采用液位传感器、温度传感器⑶丁100〕、辅助加热电路、031302实时时钟、1602液晶显示屏、按键等模块，完成时间、温度、水位的显示及设定功能。
控制系统可以根据天气情况利用辅助加热装置（电加热器）使蓄水箱内的水温达到预先设定的温度，从而达到24小时供应热水的目的。
本文主要介绍了单片机太阳能热水器测控仪的硬件、软件的设计和调试方法等内容。
关键词：太阳能热水器；单片机；控制器；传感器^1)81^01：丁0 600110111126&11(111111126 61161*27 ^8011106908^)601^117 (匕已1&811118 61161*8^ 1*680111*06，18 3 1)101)16111 111 紂1111111^11^111(1 1138 &丁116 8〇1虹21161*27 只6扯⑶18 1)6001111118 111016 31\611101*6 13013111&I &I 118 01131'&01；6118110 0^ 10^ 131*106 &11(1 10\^00118111111311011.八11(1 1116 001111*011611881X10171118(^乂已沁!)!!!运.八110\^801^1^3X^1001111*018)^816111丁1118过68每打11100 1^)01*^1:68^108-51^40117116 1)681211801&I- 1^1161*8^ II四 161 0！001『0116『8这86过 011 1\ 1011八丁89052 &8 ⑶01X31 01*0⑶8801*8，00011)1116(1 ^11)11116 1361^1161^1011*01111：111111：，1110 11860^ 11(5111(1 16^6 1 8611801，1；6111|301'&11116 8611801^ ？丁100 ^，1；116 &11X111&1*7 116^1118011*01111：，081302 1*0^1 1111160100^，16021.008016611，1)111:1:01180X1^0也611110(311168，00！！1口1过1〇110？1111169此呵对111*6，^3X^116乂亡1&11(18^11:1113&11011011.^0001(11118 10泔11610011(111；101183001111*01 8^8拕1X11181118 ^&11X111^17116&11118 ^6^106 (已^以116紂汉)，801:1161:116出已|31^8过161111)61*31X11^，&01110^1112 1116 131111)086 0？1116 24 - 110111-0^1101，丁匕18 &111016 II I过1X11:1*0(111(^(1 111011101101111110 匕比沒&忪过01101111 801^1-130^61^(1^3X^101)861^68 311(10011^018 11161；^8 0011161118 011(180 011800^01^8 ^81211 &11^ ^61)1121X161110(1 ^^6^8〇1紅6116137^1(^1^；0011汁01161；8&11801目录觀^I @录^III1绪论^1 1.1概述^1 1.2太阳能热水器发展概况及市场竞争分析^2 1.2.1国内外研究现状^2 1.2.2国内外太阳能热水器发展趋势^3 1.2.3太阳能热水器的市场分析^3 1.3本课题研究的主要内容^4 1.3. 1太阳能热水器的组成与工作原理^4 1.3.2太阳能热水器测控仪的设计内容^4 2太阳能热水器测控仪总体方案的设计^6 2.1热水器微控制器系统框图^6 2.2控制器系统主要元件简介^62.2.1单片机八丁 89052^6 2.2.2铂热电阻口丁 100^82.2.3转换芯片 ^00)832 ^9 2.2.4超声波测距仪只03尺04 ^10 2.2.5 时钟芯片 031302 ^11 3硬件设计^133.1绘图软件？10化199叱简介^13 3.2控制器各单元模块硬件电路设计^13 3.2.1单片机及其外围电路的设计^13 3.2.2超声波液位传感器电路设计^14 3.2.3时钟电路设计^16 3.2.4温度传感器电路设计^18 3.2.5上水控制电路和辅助加热电路设计^20 3.2.6显示4路设计^21 3.2.7按键接口电路设计^22 4软件设计^234.1四扎11^1310^3软件环境^23 4.2程序徽^23 4.2.1系统总流程图^23 4.2. 2超声波模块程序设计^24 4.2.3时钟模块程序设计^25 4.2.4温度模块程序设计^27 4.2.5液晶显示模块程序设计^27 4.2.6按键扫描模块程序设计^29 5佩试^315.1？1016118 简介 ^31 5.2软件调试^31 5.3硬件调试^32 6 雜 ^35 参考纖^36 麵^371绪论1.1概述在资源紧张，环境污染的大背景下，太阳能热水器与传统的燃气热水器和电热水器相比有着无可取代的优势，因此近几年太阳能热水器得到了蓬勃的发展。
太阳能热水器自控仪设计
本设计具有很强的实用性,用成本低廉的电阻式传感器以及电极配以单片机技术对生产实际中的太阳能热水器的水温的控制以及水位的显示。AT89C52单片机控制整个系统的工作，通过数字温度传感器检测当前水的温度，由于是数字信号就直接送入单片机AT89C52内，通过单片机的处理在LED数码管上显示当前的温度值。另外一路是在水箱中的水压传感器测水的压力从而得到水位的高低，水压传感器输出的是0～5V的模拟量，要经过A/D转换成为数字量再送入单片机AT89C52进行处理，在LED数码管上显示水位值。按键用来设定想要控制的温度值，单片机在内部通过比较设定的温度和当前温度，当前温度小于设定温度时就会闭合电磁开关，开启加热装置。高于设定温度时断开开关停止加热。自动上水方面是设置水位的上限和下限，水位低于下限时就会闭合电磁开关，开始上水，当水位高于上线时就会自动断开电磁开关，停止上水。温度和水位值在时时检测，达到控制目的。本装置电路简单、实用性强、性价比高、水温控制灵活，水位显示直观醒目。可广泛应用于家庭生活对太阳能热水器的水位显示与水温控制，具有良好的市场前景。
本次设计运用AT89C52单片机，可以自动进行温度检测和水位检测，使太阳能自动补水或排水，真正做到最简单化。并且该电路易于扩展，可实现多点的温度检测，或者更多点的水位检测。这篇论文详细介绍了基于单片机的太阳能热水器自动控制系统组成和硬件设计。
关键词：太阳能热水器AT89C52单片机 自动控制 温度控制
Keywords:solar water heaterAT89C52 single chipautocontroltemperature control
第一章
1.1前言
目前我国是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家，预计到2015年产量达1.2亿平方米，约2300亿元的市场规模。中国太阳能热水器的年生产量是欧洲的2倍，北美的4倍，现已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和最大的太阳能热水器市场。中国的太阳能热水器市场经过几年的培育，已经步入快速发展期。2009年太阳能热水器“下乡”，标志着太阳能热水器得到国家认可，中国太阳能热水器行业已迈入新的时代。未来5-10年中国太阳能热水器市场保有量仍将保持20%以上的增长率。伴随着行业的发展，太阳能热水器行业的竞争不断加剧，国内优秀的太阳能热水器生产企业越来越重视对行业市场的研究，特别是对行业发展环境和产品消费者的深入研究。也正因为如此，一大批国内优秀的太阳能热水器品牌迅速崛起，逐渐成为中国乃至世界太阳能热水器行业中的翘楚! 太阳能热水器使用方便，节能，无污染，普及推广迅速。目前市场上太阳能热水器的控制系统大部分都存在着或多或少的缺点:功能单一、操作复杂、控制不方便等。随着人们生活水平的提高和电子技术的发展,这样的太阳能热水器控制系统越来越不适应人们的生活需求,开发一种控制方便,操作灵活的太阳能热水器的控制系统,已经成为当er as a kind of the most common means of solar energy utilization, obvious economic benefit, which is popularized rapidly. According to the characteristics and requirements of the solar water heater controller, this paper puts forward a design method of automatic solar water heater controller based on MCU AT89C52. Along with the social economy level of development,the use of water heater is very popular. Control device matched with the alsohave been used. Like televisions and refrigerators, the power supply is switched on, the setting is finished will not have to worry.
毕业设计216太阳能智能仪设计论文
毕业设计216太阳能智能仪设计论文引言太阳能智能仪是一种基于太阳能发电原理和智能控制技术的新型仪器设备。
太阳能作为一种清洁、可再生的能源，具有广阔的应用前景。
而太阳能智能仪作为太阳能利用过程中的关键设备，可以对太阳能发电系统进行监测、控制和优化，提高能源利用效率。
本论文将介绍一种基于太阳能智能仪的设计方案，并详细描述其结构、功能、算法和性能。
一、太阳能智能仪的结构太阳能智能仪由太阳能电池板、电池组、智能控制器、负载和通信模块组成。
太阳能电池板负责太阳能的转换，电池组存储电能，智能控制器进行系统管理和控制，负载是能量的消耗者，通信模块实现与外部系统的数据交互。
二、太阳能智能仪的功能1.太阳能电池板的监测：太阳能智能仪能够实时监测太阳能电池板的电流、电压和功率输出，并对其进行性能评估和故障诊断。
2.电池组的管理：太阳能智能仪通过对电池组的充放电过程进行精确控制和优化，延长其使用寿命，提高能量存储效果。
3.负载的控制：太阳能智能仪可根据需求自动调节负载的功率，确保系统稳定运行并避免过载和短路情况。
4.数据的存储和分析：太阳能智能仪能够将监测到的数据进行存储和分析，为系统的优化和故障排除提供依据。
5.通信功能：太阳能智能仪可以通过与外部系统的通信模块实现与其他设备的数据交互和远程控制。
三、太阳能智能仪的算法为了实现以上功能，太阳能智能仪需要采用一系列的算法和控制策略。
例如，通过最大功率点跟踪算法，可以实现对太阳能电池板输出功率的优化；通过电池组管理算法，可以有效控制电池的充放电过程；通过负载功率控制算法，可以实现对负载的稳定供电；通过数据存储和分析算法，可以提取有价值的信息进行系统优化。
四、太阳能智能仪的性能太阳能智能仪的性能主要包括响应速度、准确性、稳定性和可靠性。
太阳能智能仪需要具备快速响应和准确测量太阳能电池板的参数能力，以及稳定可靠地控制电池组和负载。
此外，太阳能智能仪还应具备高度的集成度和兼容性，以便与其他设备进行有效地集成和通信。
基于单片机的太阳能热水器智能控制器设计
设计一个基于单片机的太阳能热水器智能控制器是一项非常有意义的工程项目。
通过这个设计，我们可以实现对太阳能热水器系统的智能监测和控制，提高系统的效率和可靠性。
下面将详细介绍这一设计的原理、结构、功能和实施步骤。
一、设计原理基于单片机的太阳能热水器智能控制器的核心原理是通过传感器采集环境温度、水箱温度、太阳能辐射等数据，并通过单片机进行数据处理、控制算法运算，最终实现对太阳能热水器系统的自动控制。
二、系统结构1. 传感器模块包括环境温度传感器、水箱温度传感器、太阳能辐射传感器等，用于采集相关参数数据。
2. 控制模块采用单片机作为控制核心，通过编程实现对传感器数据的采集、处理和控制策略的执行。
3. 显示模块一般采用液晶显示屏或数码管显示太阳能热水器的工作状态、温度等信息。
4. 执行模块通过继电器或驱动电路控制太阳能热水器系统中的循环泵、电加热器等设备的开关。
三、功能设计1. 环境监测：实时监测环境温度和太阳光照强度，以便调整系统工作状态。
2. 温度控制：根据水箱温度和环境温度，控制循环泵和电加热器的运行，保证水温在合适范围内。
3. 节能优化：根据太阳能辐射情况，合理利用太阳能资源，减少电加热器的使用，节约能源。
4. 故障检测：监测系统运行状态，及时发现故障并报警，保障系统安全稳定运行。
四、实施步骤1. 传感器接入：将环境温度传感器、水箱温度传感器、太阳能辐射传感器等传感器连接至单片机的模拟输入引脚。
2. 程序设计：编写单片机程序，包括数据采集、控制算法、显示控制等功能的实现。
3. 硬件连接：根据设计需求，将单片机、传感器、显示模块、执行模块等连接至一块PCB板上。
4. 调试测试：将控制器连接至太阳能热水器系统，进行系统调试和测试，验证控制器的功能和稳定性。
5. 性能优化：根据测试结果对控制算法进行优化，提高控制器的响应速度和稳定性。
通过以上设计和实施步骤，我们可以完成一个基于单片机的太阳能热水器智能控制器的设计。
太阳能热水器控制器研制
若 日晒水 温达不 到设 定值 ， 片机控 制 电加 热器 自动 补 温 至设 定 温 度 ， 单 无须 人 为 控 制 加热 时间 ； 水 时 能 缺
பைடு நூலகம்
自动上 水 到设 定值 ， 必全 部 加满 。采用 外扩 Ｅ Ｐ ＯＭ 对 设 置 的参数 具有 断 电保 留 功能 ， 电后 ， 数无 不 ＥＲ 断 参
Ｔｅｅｏ ｌｃｍｍｕ ｉａ ｉｎ ， ｏ ｇ ｉｇ ４ ０ ６ Ｃｈｎ ） ｎ ｃ ｔｏ ｓＣｈ ｎ ｑ ｎ ０ ０ ５， ｉａ
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热水器监控系统设计
热水器监控系统设计一、课题背景随着单片机应用技术的成熟和传感技术的进步，有关单片机的应用系统趋向：小型化和功能多样化。
所以通常应用在工业生产领域的单片机系统开始走进人们的日常生活，并给人们的日常生活带来很大的便利。
温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。
热水器的水温监控系统以”水温“这一生活中比常见的变量为研究对象，比较详细的论述了怎样利用A T89S52这一芯片为核心，来实现：水温的采集，以及在水温过载的情况下报警并通过电磁阀来结束输出等功能的。
二、总体设计系统的总体设计是从系统的整体出发，具体的实现：描述该系统是一个怎样的系统，要实现哪些功能，是什么样的控制原理以及工作流程等方面大体的阐述一下。
本设计以A T89S52单片机系统进行温度采集与控制,AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。
温度信号由模拟温度传感器PT100采集输入AT89S52，压力信号由压力传感器HM10采集主控器能对各温度检测器通过LED进行显示。
操作简便、运行成本低，三、基本原理热水器控制电路由单片机、键盘、液晶显示器、水温传感器（PT100）、压力传感器（HM10）等硬件组成，然后个软件一起来实现热水器控制电路的功能。
该设计的主要原理是：主控器中的单片机芯片采用的是AT89S52.温度传感器PT100将探测到的水温数据信号传导单片机中，经过单片机来判断温度是否达到我们所需要的预先设定的温度。
如果没有达到，单片机就会发出一个指令启动对水进行加热。
如果水温达到我们预先设定的温度值，单片机通过温度传感器PT100接收到的数据信号进行判断，就会使加热系统停止加热。
如果温度高于我们预先设定的温度值，单片机也会通过温度传感器PT100接收到的数据信号进行判断，使加热系统不加热，等水温慢慢冷却下来达到我们预先设定的温度值。
如果温度要稍许低于（高于）我们预先设定的温度值，单片机会马上给加热系统一个指令，启动（停止）加热电路，从而实现了温度的控制。
太阳能热水器智能控制器的设计与实现.
太阳能热水器智能控制器的设计与实现摘要本文实现了PLC（可编程控制器）在太阳能热水器自动控制系统中的应用。
硬件选用OMRON公司CPM1A系列的30点可编程控制器,在软件设计上使用OMRON公司提供的CX-ONE程序进行系统控制梯形图编写。
并指出了PLC设计的关键主要是能满足基本控制功能、考虑维护的方便性、系统可扩展性等。
本文设计的太阳能热水器由自动和手动两种模式组成，在自动模式中太阳能热水器能够自动上水、加热、保温，手动模式则按照用户的按键操作执行相应功能，太阳能热水器在出现故障时还具有报警功能，如温度过高会自动关闭加热器并闪烁温度警示灯，水位过高则自动关闭上水阀闪烁水位警示灯，并且绘制了系统的工艺流程图；按照设计要求合理地进行了系统的I/O分配和PLC的选型，绘制了系统的控制梯形图、控制系统电气原理图和I/O控制原理电路图等。
通过用PLC对太阳能热水器自动控制系统的改造，大大减少了系统对其它元器件的使用，使系统接线简单、检修维护方便快捷、可靠性提高，增进了系统的先进性。
关键字: PLC；太阳能；自动控制系统；热水器AbstractApplication of PLC in solar water heater automatic control system is researched in this paper. The content of this paper on the process of system hardware constitution and the system software design is emphasized . And the key of PLC design that is to satisfy the basic control function is pointed out , meanwhile maintenance convenience and system extension are also considerated. The content of this paper is divided into four parts. In the first part, the procedure of the system is established, and then the treatment flow chart is drawed out; In the second part, The address of I/O is resigned .and the suitable PLC type is choosed. The third part, the control ladder diagram is designed according to the requirement; In the end, the electrical principle diagram and the interconnection diagram are drawn.Through the design of the solar water heater automatic control system, the components that is used in the solar water heater automatic control system are decreased. The performance of the system is lifted, and it has the feature such as simply interconnection, rapid and easy fault detecting and maintenance, and high reliability. In a word, the system becomes more advanced because of my design.Keywords: PLC; Solar; Automatic control system; Water heater目录绪论 (3)1 太阳能热水器的研究情况 (4)1.1 国内外研究现状 (4)1.1.1 国内研究现状 (4)1.1.2 国外研究现状 (4)1.2 本文研究的内容 (5)2 全玻璃真空管式太阳能热水器的概述 (6)2.1 太阳能热水器系统功能 (6)2.1.1 太阳能热水器组成、原理和工作过程 (6)2.1.2 太阳能热水器的硬件结构 (7)2.1.3 系统的要求 (8)2.2 可编程控制器 (8)2.2.1 PLC的发展历史 (9)2.2.2 可编程序控制器的工作原理 (9)2.2.3 可编程控制器的的特点 (10)2.2.4 PLC的分类 (11)3 热水器控制系统设计 (13)3.1 系统硬件的设计 (13)3.1.1 PLC的选型 (13)3.1.2 PLC硬件控制框图 (13)3.1.3 各单元功能作用 (14)3.1.3 PLC的端口分配 (16)3.1.4 系统电路的设计 ............................................................ 错误！未定义书签。
太阳能热水器的智能控制系统和远程监控方案
太阳能热水器的智能控制系统和远程监控方案随着科技的不断发展，太阳能热水器已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
然而，传统的太阳能热水器在使用过程中存在一些问题，比如温度控制不准确、能源利用效率低等。
为了解决这些问题，智能控制系统和远程监控方案应运而生。
智能控制系统是指通过使用先进的传感器和控制器，实现太阳能热水器的自动化控制。
这个系统可以监测水温、太阳能辐射强度等参数，并根据设定的温度范围和能源利用效率要求，自动调节太阳能热水器的工作状态。
例如，在天气晴朗且太阳能辐射强度高的时候，智能控制系统可以自动调节太阳能热水器的工作状态，提高能源的利用效率。
而在天气阴沉或夜晚的时候，智能控制系统则可以自动切换到备用能源，保证用户的热水供应。
除了智能控制系统，远程监控方案也是太阳能热水器的重要组成部分。
通过远程监控方案，用户可以随时随地通过手机或电脑等设备，实时了解太阳能热水器的工作状态。
这对于用户来说非常方便，可以随时掌握热水供应情况，避免因为热水不足而造成的不便。
同时，远程监控方案还可以对太阳能热水器进行远程控制，比如调节水温、切换工作模式等。
这对于用户来说非常实用，可以根据自己的需求随时调整太阳能热水器的工作状态。
智能控制系统和远程监控方案的实现离不开先进的技术支持。
其中，人工智能技术是关键。
通过使用人工智能技术，智能控制系统可以自动学习用户的使用习惯和喜好，进一步优化太阳能热水器的工作状态。
同时，人工智能技术也可以分析大量的数据，提供更准确的预测和建议，帮助用户更好地使用太阳能热水器。
另外，云计算技术也是远程监控方案的重要支持。
通过使用云计算技术，用户可以将太阳能热水器的数据存储在云端，实现数据的共享和远程访问。
这样一来，用户就可以随时随地访问太阳能热水器的数据，实现远程监控和控制。
当然，智能控制系统和远程监控方案的实现还需要考虑安全性和隐私保护。
在设计智能控制系统和远程监控方案时，需要采取一系列的安全措施，保护用户的隐私和数据安全。
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金华职业技术学院JINHUA COLLEGE OF PROFESSION AND TECHNOLOGY 毕业教学环节成果（2010届）题目太阳能热水器监控仪的设计与制作学院信息工程学院专业通信网络与设备班级通信071 学号 200731010180137 姓名陈丽娜指导教师张嵚、黄孝祥2010年 6月10日金华职业技术学院毕业教学成果目录摘要 (1)英文摘要 (2)引言 (3)1 基本设计框图 (3)2 温度传感器的设计 (4)3 水位传感器的设计 (4)4 温度、水位报警控制电路设计 (5)4.1 温度控制电路 (5)4.2 水位报警控制电路 (7)5 电源设计 (10)结论与谢辞 (12)参考文献 (13)附件 (14)1 总原理图 (14)2 PCB图 (15)3 元件清单 (17)太阳能热水器监控仪的设计与制作信息工程学院通信网络与设备专业陈丽娜摘要:本系统是为太阳能热水器水温水位的检测和控制而设计的。
在整个控制系统中，运算放大器为控制核心部件，由传感器分别检测水温和水位，实现对水温和水位、上水测量、显示、报警等功能，并以电磁阀、继电器为阀门开关实现全自动加热、上水。
整个系统精度高，耐高温性强，易于调整，测试方便，达到设计要求。
关键词:运算放大器水温传感器检测与控制Design of Solar Water Heater’s Monitor Information Engineering College Communications Network and Equipment of Professional Chen Lina Abstract:.This system is for the solar water heater temperature detection and control of water level design. In the whole control system, the op-amp for the control of the core components, from sensors to detect water temperature and water level, water temperature and water level to realize, Sheung Shui, display, alarm and other functions, and to solenoid valve, relay valve switch for the realization of full Auto heating, Sheung Shui. The whole system of high precision, high temperature and strong, easy to adjust, test convenient, meet the design requirements.Keyword:operational amplifier temperature sensors detection and control引言当前能源紧缺，用电紧张，太阳能是绿色能源，得到广大用户的喜爱。
使用太阳能热水器时存在的问题：不可缺水，空晒情况下上水会爆炸；春、秋天，水温升高蒸发，造成热能损失；冬天水温不够，须用电等等。
采用太阳能热水器智能仪（也称太阳能热水器水温水位监控仪），能解决上述问题。
使用户省心，使用方便，智能运行，用户不必作任何操作。
太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，与常规能源有很大的区别，这就对太阳能的收集和利用提出了较高的要求。
在太阳能热利用中，为了得到中高温热能，必须使集热器从日出到日落跟踪太阳，而在太阳能光电中，相同条件下，自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%，成本下降25%。
因此在太阳能利用中，进行跟踪装置的控制方式进行研究是一项很有意义的工作。
太阳能热水器是一种利用太阳辐射能通过温室效应把水加热的装置。
利用聚积的高温来加热水。
太阳能热水器不仅可以为家庭提供低温用热水(40℃～60℃)，还可以为暖房、温室、干燥、蒸馏、制冷等热动力系统和工农业生产提供较高温度的热水。
但使用时常常将水放溢，所以设计一套与之配套的监控仪是重要的，许多企业也将其作为一项重要的工作进行研究。
太阳能热水器由于具有绿色环保特色而在人民生活和生产中得到了很多应用。
是太阳能成果应用中的一大产业，它为百姓提供环保、安全节能、卫生的新型热水器产品，太阳能热水器就是吸收太阳的辐射热能，加热冷水提供给人们在生活、生产中使用的节能设备。
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智能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基本设计框图本系统的组成框图如图1所示。
主要是温度和水位控制系统，由温度传感器，水位传感器，音乐报警电路，喇叭，电加热器，注水控制组成。
图1电路设计框图电路主要是以三块集成电路为核心构成的，他们分别是LM339，CD4069，音乐电路。
其中，LM339是一块四运算电压比较器，属专用运算放大器，该电路构成了温度调节，缺水保护及自控信号输出电路；CD4069B是一块六运算反相器，在电路中组成了水位检测指示电路；最后是音乐报警电路，可根据实际需要选用合适的语音或音乐集成电路。
2 温度传感器的设计设计采用四比较器的恒温控制器，使用一个Rt的热敏电阻，电路可以用最少的元件、成本和复杂性将温度控制到1℃或更好的精度。
该电路含有保护以防止温度传感器短路或开路，且所有的元器件都是常用件。
温度传感器是一种热敏电阻传感器。
它是最灵敏的温度传感器。
热敏电阻具有高精度和可替换性，温度量程较宽。
这个设计是基于一个LM339（四比较器），并包含了温度补偿。
由于比较器的温漂会产生的Vos的变化，并导致了振荡器输出改变。
然而，在产生工作周期的比较器上，也发生了同样的变化，两者相抵消从而消除了控制器的温漂。
该控制器的核心是由IC1-1、IC1-2、IC1-3、IC1-4和相关元件组成的振荡器。
振荡器输出的电压峰值和最小电压值是决定控制器精度的主要因素。
3 水位传感器的设计热水器的水位传感器其实是压力传感器，水位越高则压力越大。
压力传感器由传导管，硅油和半导体压敏元件组成.水压经硅油传递给压敏元件。
压敏元件将压力信号转变为电压信号，再经放大和模数转换。
水位检测传感器由六只导电片构成。
间歇振荡器由六非门集成电路IC(CD4069)内部的非门电路。
和有关外围元器件组成。
当水箱内无水或送水未到位时，水位传感器的六个导电片处于开路状态。
当水箱加水到位时，水位检测传感器的六个导电片坷水接触 (通过水接通)。
4温度、水位报警控制电路设计电路接通电源后，VD1～VD4整流，C1滤波，R1限流，VDW1稳压后的10V电压通过R3对C3进行充电，由于C3上的电压不会突变，使IC1-4⑧脚为低电平，而⑨脚2V，故14脚为高电平，LED2（绿）点亮，以示电源已接通。
4.1 温度控制电路电路采用芯片LM339来实现热水器水温的控制。
LM339类似于增益不可调的运算放大器。
每个比较器有两个输入端和一个输出端。
两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。
用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。
当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。
当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。
两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。
LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3-15K）。
选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。
因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。
另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。
温控电路IC1-1为核心构成。
Rt为水温传感器，用来检测水的温度。
温控电路在水箱注水量超过2/6水位后有效，此时IC1-2②脚输出高电平。
RP3电位器用于设定水温（通过改变IC1-1⑥脚上的电位），IC1-1⑦电位会随Rt电阻值的变化而改变，当水温箱内水温升高时，Rt电阻值减小，⑦脚电位下降。
当⑦脚电压小于⑥脚时，①脚输出低电平，该信号经Rt使VT1截止，KA继电器线圈断电，电热管因此也断电停止加热。
经过一段时间后，下降的水温使Rt电阻值上升，一旦IC1-1⑦脚电压比⑥脚高，①脚又输出高电平，使KA吸合，电加热管又会通电加热由此就可使水温保持在设定的温度值上。
RP1与RP2为辅助刻度调整电位器，为将RP3的刻度值设定好以后，调整RP1与RP2的电阻值，可使RP3旋转角度与刻度值相符。
图2水温控制原理图图3水温控制电路PCB图4.2 水位报警控制电路电路采用CD4069数字集成电路制作的水位自动控制器，它能自动检测和控制水池中的水位，在水位低于某一位置时，自动接通水泵电动机的电源进行注水;当水位升至一定高度时，又能自动切断水泵电动机的电源。
CD4069是六反相器集成电路（IC），采用双列式塑封装（14引脚），该IC内含六个独立的反相器，每个反相器均可执行逻辑的反相操作。
用它还可构成振荡器、脉冲整形和小信号的电压放大等。
振荡器的工作是基于电平通过每个反相器时，需要一定的传输时间τ，即每个反相器均存在电平传输的延迟而形成的方波输出。
例如，当电路加电时，其输出端设定为“0”电平（也可设定为“1”电平），按图的环形连接法，A点也为“0”电平。
根据反相器求反逻辑，反相器Ⅰ的输出为“1”电平，从Ⅰ的输入到Ⅰ的输出电平的传输延时为τ。
同理电平通过反相器Ⅱ和Ⅲ时，共需传输2τ的时间。
“0”电平从A的输入到Ⅲ的输出端需传输3τ的时间。
按反相器求反的功能，从Ⅰ的A点“0”电平经3τ后，Ⅲ的输出端从原来的“0”电平转为“1”电平。
该“1”电平又到A点，再经3τ又到Ⅲ的输出端使输出又从“1”电平转到“0”电平。
(1) 注水过程当水箱注水时，随水位的提高水电阻1/6和2/6处的导电片接通，IC2-1⑤脚和IC1-2③脚变为低电平，⑥叫和④脚输出高电平，LED3、LED4点亮显示水位，④脚的高电平同时送到IC1-2⑤脚输出高电平，经R7使VT1导通，KA继电器线圈得电吸合，常开触点KA1、KA2闭合后电热管通电加热。