太阳能热水器控制器原理图

智能型太阳能热水器控制器--附带原理图(已出PCB板)

淮阴工学院毕业设计说明书（论文）作者: 吴健学号：1101205122系(院): 电子与电气工程学院专业: 电气工程及其自动化题目: 智能型太阳能热水器控制系统的设计——硬件部分张敏讲师指导者：(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2014 年06 月目前，太阳能热水器已广泛应用，并正在向高效率、全天候、智能化、大型化和普遍化方向发展，因而，研制与其相应的太阳能热水器控制器就有着很强的迫切性和广阔的应用前景。

本设计以STC89C52RC单片机控制整个系统。

通过设置水位的上限和下限来实现自动上水、停水。

当水位高于上限，断开电磁开关，水位低于下限时闭合电磁开关；DS1302实时时钟用来设定每日自动上水的时间；独立按键用以设定想要控制的温度，并由温度传感器检测水温，单片机在内部比较当前温度，当水温低于预设温度，继电器闭合开始加热，高于预设温度断开电热丝；电热丝的加热功率由双向可控硅的导通角控制，从而控制电热丝的有效加热功率，出水可调恒温控制得到解决。

关键词自动控制，实时时钟，双向可控硅，过零检测Title Design Of The Intelligent Control System Of Solar Water Heater——Hardware PartAbstractAt present, solar water heater has been applied extensively and it is stepping to the direction of high-efficiency, all daylong, intelligent, large-scale and generalization. For this reason, there is a great urgency and extensive application prospect to develop the controller of the solar water heater respectively.This design uses the STC98C52RC MCU to control the whole system. We set the level of upper and lower limits to achieve the water supply and cut-off automatically. When the water level is higher than the upper limit, we cut off the electromagnetic switch and close that as the water level below the lower limit. DS1302 real-clock can set the automatic supple time; separate button can set the controlled temperature and detect the water temperature through the temperature sensor. At the same time, MCU internally compares the current temperature. When the water temperature is lower than the set temperature, the relay will cut off and heat until it higher than the set temperature. At this point, it will close the heater strip. TRIAC conduction angle controls the heating power of heater strip, thus it can control the effective heating power. And the issue of adjustable water temperature control can be solved.Keywords automatic control, real-time clock, triac, zero-crossing detection目录1 绪论 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 智能型太阳能热水器控制器在国内外的发展情况 (2)1.3 本文所做的工作 (3)1.4 本章小结 (3)2 太阳能热水器系统结构总体设计及工作原理 (4)2.1 太阳能热水器系统总体结构 (4)2.2 太阳能热水器原理 (5)3 总体方案设计 (6)3.1 方案论证 (6)3.2 方案选择 (7)4 主要芯片的特性 (7)4.1 主控制器STC89C52 (7)4.2 时钟电路DS1302 (10)4.3 DS18B20简介 (12)4.4 光电耦合器JC817 (13)5 智能型太阳能热水器控制系统设计 (13)5.1 太阳能控制器硬件结构图 (14)5.2 水位检测电路 (14)5.3 水位控制电路 (15)5.4 定时进水电路 (16)5.5 辅助加热控制电路 (17)5.6 温度检测电路 (18)5.7 报警电路 (19)5.8 市电检测电路 (19)5.9 电源供电模块 (20)6 硬件制作 (20)6.1 PCB板制作过程中所遇到的问题 (20)6.2 焊接电路板步骤 (21)6.3 测试电路板 (21)6.4 电路板主要模块的测试 (22)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录A 系统电路原理图 (30)附录B 系统电路PCB图 (31)附录C 系统电路实物图 (32)附录D 元器件清单 (33)图2-1 太阳能热水系统结构图 (5)图2-2 太阳能热水器水循环原理图 (6)图4-1 STC89C52引脚图 (8)图4-2 DS1302引脚及内部结构 (11)图4-3 DS1302的控制字 (11)图4-4 DS1302数据读/写时序 (12)图5-1 太阳能控制器硬件结构框图 (14)图5-2 水位检测电路 (14)图5-3 水位控制电路 (15)图5-4 定时进水模块 (16)图5-5 加热控制电路 (17)图5-6 温度检测电路 (18)图5-7 温度检测电路 (18)图5-8 报警电路 (19)图5-9 通过三极管进行过零检测 (19)图5-10 电源及电源指示灯 (20)图6-1 前期温度显示 (22)图6-2 后期温度显示 (23)图6-3 加热部分测试 (24)图6-4 定时模块的测试前期 (24)图6-5 定时模块的测试后期 (25)图6-6 整流波形 (25)图6-7 非门端输出波形 (26)表4-1 P1.0和P1.1引脚复用功能 (9)表4-2 P3口引脚复用功能 (9)表4-3 DS1302引脚功能 (11)表4-4 内部寄存器地址和内容 (12)1 绪论1.1 课题研究的背景众所周知，太阳能是大自然馈赠给我们源源不断的能源。

太阳能热水器的组成及工作原理(13页)

太阳能热水器的组成及工作原理2.1 系统总体结构设计图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：T3T2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（T31>5摄氏度，T2>T1）为止。

如若T1，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，打开热水阀门F3并将保持一段时间，若T3<N，关闭F3继续给太阳能集热器加热，知道温度答应N，当打开F3时此时比较水管水温T2与N的值，若T2>N阀门F3继续保持打开状态，否则关闭F3。

太阳能热水器原理及医院门诊楼技术方案研讨PPT课件

有些系统还需预留测量水温、水位、压力的开口。带有辅助加热的系统还需留有辅助加热系统所需要的各种开口，设计者应根据系统要求合理设计。
贮水箱设计
---贮水箱的开口位置与尺寸（4）
流水区死水区
死水区流水区
在满足以上要求的前提下，水箱的开口位置还应尽量注意消除死水区，或者尽量减少死水区。但为了防止顶水使用时冷水供应不上，造成热水断流的问题，有意在水箱出热水口上部留出一部分热水高度，当冷水供应不上时，起缓冲作用。
■溢流口：开式常压系统的水箱应留有溢流口，应不小于进水口，且最小不应小于25mm 。
贮水箱设计
---贮水箱的开口位置与尺寸（2）
■用热水口： a)对于承压水箱，用热水口应位于水箱的顶部； b)对于顶水使用的开式水箱，用热水口应位于水箱的中上部，且不能低于上循环口； c）对于落水使用的开式水箱，用热水口应位于水箱的底部，但应不低于排污口； d)对于底部带有电加热管的水箱，用热水口应高于电加热管的位置，以确保电加热管始终浸没在水中，防止电热管无水干烧。
太阳能热水器控制系统
水位检测电路温度采集电路
太阳能控制仪表
显示电路
51单片机
键盘电路
电源电路
报警电路电加热器
水泵出水阀门
阐述：
系统有两路输入信号：
一个支路提取水箱中的水位信号，当水位低于下限时，声光报警，并启动水泵加水，当水位到达上下限之间时，停止声光报警，但要继续加水，直到水位到达上限为止，若开机时水位在上下限之间时，不作任何处理，直到低于下限或超过上限时才处理，若超过上限，则关掉水泵，并打开出水阀门，并声光报警，直到水位下降到上下限之间；
太阳辐射透过玻璃盖板，被集热板吸收后沿肋片和管壁传递到吸热管内的水。吸热管内的水吸热后温度升高，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，同时通过下循环管不断补充温度较低的水，如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度

太阳能控制器工作原理--光伏发电技术实验二

太阳能控制器工作原理--光伏发电技术实验二太阳能控制器工作原理实验一、实验目的（1）了解太阳能充电控制器的工作原理；（2）认识太阳能电池板是如何给蓄电池充电；（3）掌握太阳能充电控制器的工作模式；二、实验仪器1、太阳能电池板2、光源3、HBSC5I 太阳能充电控制器4、蓄电池5、电压表6、电流表7、连接线8、LED 灯三、实验原理太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。

在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。

1. 太阳能控制器原理图3 太阳能工作原理图主要是通过MCU 电脑主控器来对整个充电控制器来进行控制。

它可以实时的监测光电池电压和蓄电池电压，以及工作环境的温度。

然后再发出MOSFET 功率开关管的PWM 驱动信号，对开关管的通断实施控制。

它可以实现防止过充、过放、短路过载保护、反接保护、雷电保护以及温度补偿功能。

2. 太阳能充电控制器使用说明充电及超压指示：当系统连接正常，且有阳光照射到光电池板时，充电指示灯为绿色常亮，表示系统充电电路正常；当充电指示灯出现绿色闪烁时，说明系统过电压，蓄电池开路，检查蓄电池是否连接可靠，或充电电路损坏。

充电过程使用了PWM 方式，如果发生过放动作，充电先要达到提升充电电压并保持10分钟，而后降到直充电压保持10分钟，以激活蓄电池，避免硫化结晶，最后降到浮充电压。

如果没有发生过放，将不会有提升充电方式，以防止蓄电池失水。

这些自动控制过程将使蓄电池达到最佳充电效果并保证或延长其使用寿命。

蓄电池状态指示：蓄电池电压在正常范围时，状态指示灯为绿色常亮；充满后状态指示灯为绿色慢闪；当电池电压降到欠压时状态指示灯变为橙黄色；当蓄电池电压继续降低到过放电压时，状态指示灯变为红色，此时控制器将直接关闭输出，提醒用户及时补充电能。

当电池电压恢复到正常工作范围内时，将自动使输出开通，状态指示灯变为绿色。

负载指示：当负载开通时，负载指示灯常亮。

太阳能上水自动测水电路功能和原理图

电路功能简介一、功能说明本电路的主要功能是：水位过低时能实自动上水并报警，能实时显示水温。

能显示5级水位，有自动上水和手动上水功能。

手动上水功能可人为控制上升到任意水位和上水时间。

二、原理简介由五路“传感器”（五根插入水中的导线）检测液位的变化，由单片机控制液位的显示及电泵的抽放水，DS1820温度传感器，可测量水温。

控制显示部分将由传感器传过来的温度，水位信息进行显示。

并控制水位的高度。

太阳能热水器的控制器主要由传感器部分和控制显示部分组成。

传感器部分是由5个不同阻值的电阻串联组成。

因此有六个结点。

两端结点接电源，下面第二个结点引出。

为输出端，当水位上升时，串联的电阻由下到上依次被短路，输出端的电压值会依次升高，输出值经由四个比较器逐个比较组成的转换电路，转换电路把不同的电压值转换成不同的开关量，供单片机读取。

因此不同的水位就对应这不同的开关量。

传感器部分的下端有DS1820温度传感器，可测量水温。

控制显示部分将由传感器传过来的温度，水位信息进行显示。

并控制水位的高度。

1．液位采集电路五路液位检测都采用运放组成的比较器检测电路检测液位变化，将电平信号分别送入单片机。

实际检测时，从J2焊出五根导线，分别将接VCC、A、B、C和D的导线放入水杯（太阳能水箱）中，位置如图1所示。

图1模拟太阳能水箱示意图2．温度检测电路该电路主要由DS1820温度传感器测量水温，由传感器传过来的温度传输给单片机，经单片机处理后送数码管显示。

三、电路功能介绍默认为手动上水功能，通电源时，手动指示灯亮，若传感器没有插入水中，表明是最低水位，第一级水位指示灯闪烁，并发出报警声，四数码管显示实时水温。

测试手动功能：在手动功能状态下，按下“UP”键电磁阀指示灯亮，上水指示灯闪烁。

表明正在上水，随水位的上升，水位指示灯会依次点亮。

当再次按下“UP”健时。

电磁阀指示灯熄灭，上水指示灯停止闪烁。

表明停止上水。

因此可以人为控制上水的高度。

太阳能热水器自动温度控制器设计原理

太阳能热水器自动温度控制器设计原理引言目前，市场上销售的太阳能热水器大多没有自动控制功能，使用起来不灵活方便，为此，为太阳能热水器加装自动控制功能，具有广泛的市场。

1自动控制系统技术要求（1）设定温度的范围为25℃至65℃。

（2）输入信号为水温传感器产生的温度信号；水位传感器产生的水量信号。

（3）输出信号为控制水温电信号（控制加热电热管）和控制水流量调节阀信号（控制加水电磁阀）。

（4）配有输入功能键盘：完成自动/手动、手动加水键、手动加热键、温度设定键、水位档选择键。

（5）具有两位LED 数码显示电路，显示温度设定值、实际温度测量值，六个发光二极管指示六档水位（10%、30%、50%、70%、90%、100%）。

2 系统硬件设计及原理太阳能热水器加装自动控制功能，主要是加装一个数据采集系统和一个电脑控制板。

根据太阳能热水器的技术要求及经济方面的考虑，我们选用89C51 单片机为核心控制器,组成热水器温度控制系统。

系统由89C51 单片机、数据采集系统、水位选择电路、温度显示系统、水位指示系统、加水电磁阀控制电路、加热电热管控制电路、报警讯响电路、复位电路、晶振电路、键盘电路组成。

硬件系统组成粗略框架如图1 所示。

数据采集系统是非常重要的一部分，它通过水温传感器和水位传感器分别采集水位、水温连续变化的模拟量信号，通过TLC0832模数转换器，把模拟信号转换成数字信号，送到CPU89C51 中进行处理。

温度显示系统及水位指示系统如图2 ，显示电路用两个数码管显示温度，采用动态显示方案，两个数码管为共阳型，两个三极管为PNP 型，7 个I/O 端口输出段码，小数点不用，2 个I/O 端口输出位控制信号低电平有效，显示温度设定值、实际温度测量值。

用六个发光二极管作为六档水位指示（10%、30%、50%、70%、90%、100%），由89C51 直接驱动。

水位选择电路、。

太阳能热水器控制器原理图

太阳能热水器控制器原理图家用太阳能热水器方便、节能、无污染，应用广泛。

本文介绍的太阳能热水器辅助控制系统以单片机为核心，对储水箱水位、水温等进行检测和显示；水位过低时进行自动上水、水满自停，防止溢水；在无光照阴雨天或寒冷季节进行辅助电加热，且温度可由用户预置；在寒冷的冬季能对上水管道的水进行排空，防止管道冻裂；具有防漏电、防干烧等多种安全保护和声光报警功能。

一、系统结构太阳能热水器辅助控制系统结构如图1所示。

在真空管太阳能热水器的保温储水箱内增加一个与电热水器类似的电热元件并固定在绝缘底座上，引出交流电源线入户，由辅助控制系统的继电器控制通断电。

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。

进行管道排空时，由控制系统关闭排空控制阀，打开热水开关和淋浴开关，将管道中的水放掉；用水时则打开排空控制阀。

系统自动上水时，通过单项电磁阀上水。

水流电开关用于检测淋浴开关是否打开、是否有水的流动，当淋浴开关打开用水时，系统自动停止上水、切断辅助电加热器的电源。

二控制系统组成太阳能热水器控制系统的组成如图2所示。

整个系统以AT89C51单片机为核心，对水温、水位等参数进行智能检测和显示，读取水流开关、排空阀门的状态，经键盘操作和单片机内部运算比较，控制相应得执行机构进行通、断电；进行防漏电、防干烧等保护，并进行相应得声光报警。

对水箱水温信号的检测采用DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20，它具有3引脚TO-92小体积封装形式，CPU只需一根端口线就能与DS18B20通信控制读取温度值。

水流开关信号的检测采用开关式传感器，其内部是一个霍尔开关，排空阀是一个带行程开关的球型阀，由5W交流伺服电机带动，每旋转90度输出一个开关信号，排空阀的开闭状态对应于该开关信号。

上水电磁阀采用12V直流单项电磁阀；辅助电加热体的通断电采用继电器控制；排空阀由36V（5W）交流伺服电机带动，由排空阀的开闭状态信号确定并通过继电器控制交流伺服电机电源通断电。

太阳能热水器的工作原理图解与结构图解

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内管壁传递到管内的水，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：其中介质在集热板内因热虹吸自然循环，随后将太阳辐热量及时传送到水箱内，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，使水箱内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内循环，从而使室内温度不断提高。

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。

太阳能热水器的工作原理图解与结构图解

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内管壁传递到管内的水，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：其中介质在集热板内因热虹吸自然循环，随后将太阳辐热量及时传送到水箱内，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，使水箱内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内循环，从而使室内温度不断提高。

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。

太阳能热水器控制器设计

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 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。

液位传感器温度传感器热水器储水箱电加热器上水电磁阀三通放水电磁阀自来水电动节流截至阀三通三通温度传感器阀门淋浴器2.2 控制系统与电路结构组成控制系统采用 FPGA 内部构建 Core8051 单片机来控制水温水位等，其内部接线图如图 2 所示。

整个系统采用 Fusion StartKit 开发平台，嵌入 8051 内核为核心，对水温、水位等参数进行智能检测和显示，读取电磁阀的状态，经键盘操作和单片机内部运算比较，控制相应得执行机构进行通、断电及报警提示，其控制系统组成如图 3。

Core8051 的 P0 口作液晶的数据口，P2.0-P2.2 为液晶的使能控制口，P2.3-P2.5 分别接步进电机驱动器 CP-,u/d-， FREE-, CP 为脉冲信号输入端； U/D 为电机正、反转控制端； FREE 为电机脱机控制端，通过不断的对淋浴水温进行智能检测和显示，经单片机内部运算与设定温度进行比较，控制输入步进电机的脉冲信号及正反转状态，来调节流量控制阀的开度，从而来保证喷头水温与用户设定水温的相一致。

太阳能热水器工作原理图

：一、吸热过程太阳辐射透过玻璃盖板，被集热板吸收后沿肋片和管壁传递到吸热管内的水。

吸热管内的水吸热后温度升高，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，同时通过下循环管不断补充温度较低的水，如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。

现有的平板式集热器，基本上都采用结合良好的多管组合方式，如滚压或压延方法等，其中走水管子与吸热板之间的热阻几乎可以忽略。

影响平板式集热器板芯性能的主要因素，一是结构设计，二是表面吸收涂层。

设计良好的集热器的板芯肋片效率应该在93%以上。

集热器的板芯肋片效率与板芯结构、表面处理以及集热器整体结构有关。

集热器整体结构的影响可以用总传热系数来描述，其影响程度与自身的几何尺寸（肋片厚度、材质）是一样。

也就是说，在同等效率的情况下，集热器热损小时板芯可以薄一些。

选择性吸收表面可以提高集热效率，但是市面上这类产品为了提高经济效益，往往肋片较薄。

用于热水器场合时，这类产品的实际集热效果与选择性差一些（甚至没有选择性）但肋片厚一些的集热器不会有太大的区别。

二、循环管路家用太阳能热水器通常按自然循环方式工作，没有外在的动力，设计良好的系统只要有5~6℃以上的温差就可以循环很好。

水循环管路管径及管路分布的合理性直接影响到集热器的热交换效率。

多数情况下，自然循环家用热水器系统管路中的流态都可以视为层流。

集热器内管路系统的阻力主要来自沿程阻力，局部阻力的影响要小得多，其中支管的沿程阻力又比主管要大得多。

当水温升高后，由于运动粘度减小，沿程阻力变小，局部阻力的影响变大。

在一定范围内，当主管管径不变时，加大支管管径，不仅沿程阻力迅速减小，而且局部阻力也将跟着减小。

一般地，支管的水力半径应在10mm以上。

当主管管径达到一定值以后，增加主管管径对减小系统阻力意义不大。

三、顶水式使用过程家用太阳能热水器的用水方式分为落水式和顶水式。

落水使用方式不受自来水供水影响，其缺点是使用过程中水温先低后高，掌握不好的话容易造成突然缺水的尴尬。

毕业设计太阳能热水器控制电路

太阳能热水器控制电路设计一、系统设计1。

设计原理太阳能热水器自动控制电路采用AT89S52单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制电路、数码显示电路、水位检测电路、电机控制电路、按键电路、温度检测电路等.数码管实时切换显示当前温度与当前液位，当液位过高时，蜂鸣器报警,并且电机反转模拟排水过程;当液位过低时，蜂鸣器报警，并且电机正转模拟进水过程。

本系统设计简单，成本低，性能优良，具有一定的稳定性和实用性.三、硬件电路设计1.基本原理框图图一：原理框图（1）太阳能热水器控制装置主要组成由CPU、显示电路、按键电路、蜂鸣器电路、电机电路、液位检测电路、温度检测电路、电源电路组成，如图一。

(2）太阳能热水器控制装置的工作原理接通电源后,显示当前水位，水位被分为16个点。

并且显示当前温度。

液位显示与温度的显示切换进行。

当水位显示低于或等于1时，蜂鸣器报警，并且电机正转，表示进水；当水位显示高于或等于15时,蜂鸣器报警,并且电机反转,表示排水。

液位检测利用CD40512。

各部分电路原理（1）最小系统最小系统电路如图二所示。

S1图二：最小系统(2）显示电路采用LED 数码管显示，该方案具有实现容易、发光亮度大、驱动电路简单等优点,其可靠性也优于LCD 的显示。

.由6个数码管和6个74LS164组成，采用串行静态显示的方法。

将数码管的8个输入端与74LS164的输出端Q0～Q7相连。

P1。

0和74LS164的CLK 连接，作为时钟；P1。

4接74LS164的A 端，作为显示数据的输入端。

显示电路如图三所示。

C31104VCC C33104VCCC32104VCCC34104VCCC35104VCC图三：显示电路但是使用74LS164串显会出现消隐的问题。

为了消除消隐，那么就必须在硬件上与软件上结合来消除消隐的问题.消隐电路如图四所示.软件上，在传数据时，先传一个高电平，直到数据传完再传送一个低电平即可。

图四：消隐电路(3）按键电路键按下后，进行温度及液位检测的切换，也可不使用。

太阳能热水器的组成及工作原理

太阳能热水器的组成及工作原理2.1 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，该图的系统操纵原理图如下图2-2：T3T2F 3热水太阳光F1箱器T1D自来水F2图2-2 系统操纵原理图注释：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操纵要紧有以下几种操纵功能：晨水加热操纵、温水循环操纵、冷水集热操纵、水箱加热操纵。

1.早晨水温操纵由于清晨太阳光较弱，因此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，具体操纵过程如下：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，同时微机接着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操纵之后（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，再利用微机操纵系统，通过太阳光能对热水箱加热以达到理想温度N。

具体操纵过程如下：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，进入冷水集热操纵过程。

3.冷水集热操纵现在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，每天的操纵时段大概为9点～20点。

具体操纵过程如下：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，打开热水阀门F3并将保持一段时刻，若T3<N，关闭F3接着给太阳能集热器加热，明白温度承诺N，当打开F3时现在比较水管水温T2与N的值，若T2>N阀门F3接着保持打开状态，否则关闭F3。

太阳能热水器的组成及工作原理

太阳能热水器的组成及工作原理 2.1 系统总体结构设计排气管不锈钢保温水箱图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 T2F 3热集太阳光F1箱器T1D自来水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。

冷水集热控制3.和T3，此时热水箱温度已达到了N，冷水要进入太阳能集热器，这时温度为则将已加热的水送入热水箱，每天的控制时当日的设定温度值相比较，若T3>N 20点。

具体控制过程如下：段大概为9点～，T3>N，热水阀门F3处于可控状态。

若关闭循环水阀门F2，打开冷水阀门F2继续给太阳能集热器加F3打开热水阀门F3并将保持一段时间，若T3<N，关闭阀与N的值，若T2>N热，知道温度答应N，当打开F3时此时比较水管水温T2。

太阳能充电控制器原理图之经典

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