(整理)太阳能热水器的组成及工作原理.
太阳能热水器的原理与应用
太阳能热水器的原理与应用太阳能热水器是一种利用太阳能直接将水加热的设备,被广泛应用于家庭和商业领域。
其原理是将太阳能转化为热能,使得水温逐渐升高,最终达到使用温度,节省了能源成本,同时降低了碳排放量,对环境友好。
本文将对太阳能热水器的原理、普及情况、优缺点和未来发展方向进行探讨。
一、太阳能热水器的原理太阳能热水器主要由以下几部分组成:集热器、储水箱、管道以及水泵、控制器等配件。
其简单的工作原理是将太阳光线聚焦在集热器上,通过集热器将太阳能转化为热能,将水进行加热。
储水箱则是将已经加热好的水储存在其中,管道将加热好的水输送到需要使用的地方。
太阳能热水器的核心部分是集热器,其主要由真空玻璃表面、吸热管以及保温材料组成。
吸热管内部是一种工作沸点温度比水高的物质,当太阳光线直接照射在吸热管表面时,吸热管内的物质就会产生蒸汽,将热能传递给水,水温渐渐升高。
储水箱则通过管道连接集热器,将加热好的水储存,并可随时供应热水。
二、太阳能热水器的普及情况太阳能热水器得到了广泛的应用,在绿色环保理念逐渐深入人心的今天,其优点也越发明显。
目前,太阳能热水器的应用已经涵盖了农村、城市、公共机构等各个领域,是一种环保、节能的绿色能源。
在中国,太阳能热水器的发展历程,也反映出了一条“由小到大”的历程。
起初,它仅仅是少数人的家庭装备,但随着社会经济的发展和人们环保意识的提高,其应用规模逐渐扩大。
截至目前,中国在太阳能热水器产能上已经跃居世界第一,每年出产太阳能热水器的数量远远超过了世界其他任何国家。
三、太阳能热水器的优劣势太阳能热水器的优点主要在于环保、绿色能源和节能方面。
它采用的是太阳能来源,可替代传统的火力发电和石油化学能源,可有效降低大气污染和温室气体排放。
此外,太阳能热水器使用周期长、维护成本低,操作方便,可大幅降低用户的能源使用成本,提供冬季热水使用的同时也利用了充足的夏季太阳能资源。
然而,太阳能热水器也存在一些缺点。
太阳能热水器的工作原理
太阳能热水器的工作原理太阳能热水器是一种利用太阳能将水加热的设备,它可以有效地利用太阳能资源,为我们提供热水。
太阳能热水器的工作原理主要包括太阳能的收集、传导、转换和储存四个过程。
1. 太阳能的收集太阳能热水器通常由集热器和储热装置两部分组成。
集热器是太阳能热水器的核心部件,它通过吸收太阳辐射,将太阳能转化为热能。
集热器通常采用黑色材料,如黑色涂层的铜板或铝板,这样可以增加吸收太阳能的能力。
集热器的表面通常覆盖有一层透明的玻璃罩,以减少热能的散失。
2. 热能的传导太阳能热水器中的集热器通过热管或热媒将热能传导到储热装置中。
热管是一种具有良好导热性能的管道,其内部充满了工质,当太阳能热水器吸收到太阳能后,热管中的工质会被加热,然后通过管道将热能传递到储热装置中。
热媒也可以用水代替,当太阳能热水器吸收到太阳能后,热水会通过管道传导到储热装置中。
3. 热能的转换储热装置是太阳能热水器中的一个重要组成部分,它可以将传导过来的热能转化为热水。
储热装置通常由一个水箱和一层保温材料组成。
当热能传导到储热装置中时,水箱中的水会被加热,保温材料可以防止热能的散失,保持水的温度。
一般情况下,储热装置的容量越大,储存的热水量就越多。
4. 热水的使用经过以上的过程,太阳能热水器中的热水已经被加热到一定温度,可以供我们使用了。
用户可以通过水龙头或其他热水设备来使用这些热水,满足日常生活的热水需求。
总结:太阳能热水器的工作原理是基于太阳能的收集、传导、转换和储存过程。
通过集热器吸收太阳能,热管或热媒将热能传导到储热装置中,储热装置将热能转化为热水,最终供用户使用。
太阳能热水器的工作原理使得我们可以有效地利用太阳能资源,实现绿色环保的热水供应。
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。
太阳能热水器的工作原理与应用场景
太阳能热水器的工作原理与应用场景太阳能热水器是一种利用太阳能将阳光转化为热能,从而加热水的设备。
它具有环保、节能、可再生等优点,并且在很多应用场景中都有着广泛的应用。
本文将介绍太阳能热水器的工作原理以及其在不同场景下的应用。
一、太阳能热水器的工作原理太阳能热水器主要由太阳能集热器、热水储存器和水管系统三个主要部分组成。
下面将详细介绍这三个部分的工作原理。
1. 太阳能集热器太阳能集热器是太阳能热水器的核心部件,它负责将太阳光转化为热能。
太阳能集热器通常由玻璃罩、吸收膜、保温材料和辅助结构组成。
工作原理如下:当太阳光照射到太阳能集热器的吸收膜上时,吸收膜会将太阳光转化为热能。
吸收膜通常采用黑色吸热涂料,其吸收太阳能的能力较强。
转化为热能的太阳能将被保温材料阻挡在集热器内,保持热能不被散失。
玻璃罩则起到保护集热器内部免受外部环境影响的作用。
2. 热水储存器热水储存器是太阳能热水器的储存部分,它负责将通过太阳能集热器加热得到的热水储存起来,以备使用。
热水储存器通常由一个保温层和一个水箱组成。
工作原理如下:在太阳能集热器将太阳能转化为热能后,热水会通过水管系统流入热水储存器的水箱中。
水箱内部有一个保温层,可以防止热能流失。
热水在储存器中被保持在一定的温度,这样,当用户需要热水时,可以从热水储存器中取出热水使用。
3. 水管系统水管系统是太阳能热水器的输送部分,它负责将太阳能集热器中加热得到的热水输送到使用点。
水管系统通常由进水管、出水管和连接集热器与热水储存器的管道组成。
工作原理如下:当热水储存器中的热水供应不足时,用户可以打开热水龙头,进水管将自来水输送到太阳能集热器中。
在经过集热器加热后,热水通过出水管被输送到用户的使用点。
这样,用户就可以得到热水,满足生活用水的需求。
二、太阳能热水器的应用场景太阳能热水器由于其环保、节能等优点,在众多场景中都有着广泛的应用。
下面将介绍太阳能热水器在家庭和商业领域中的应用场景。
太阳能热水器的工作原理
太阳能热水器的工作原理太阳能热水器是一种利用太阳能将水加热的设备。
它的工作原理基于太阳能的热量转换和传导过程。
下面我将详细介绍太阳能热水器的工作原理。
1. 太阳能热水器的组成部分太阳能热水器通常由太阳能集热器、储热装置、水箱和管路系统组成。
太阳能集热器是太阳能热水器的核心部件,它能够吸收太阳辐射能并将其转化为热能。
储热装置用于储存热能,以便在夜间或阴天时仍能提供热水。
水箱用于储存热水,并通过管路系统将热水输送至使用点。
2. 太阳能热水器的工作原理太阳能热水器的工作原理主要分为两个过程:集热过程和传导过程。
(1) 集热过程太阳能集热器通常由一个黑色的吸热板和一层玻璃罩组成。
吸热板表面涂有一种能够吸收太阳辐射能的涂层,当太阳光照射到吸热板上时,涂层会吸收太阳辐射能并将其转化为热能。
玻璃罩的作用是减少热量的散失。
当太阳辐射能通过玻璃罩照射到吸热板上时,吸热板会将太阳能转化为热能,并将热能传递给储热装置中的工质(通常为水或其他流体)。
(2) 传导过程储热装置中的工质会在吸热板吸收到的热能的作用下被加热,热能会通过传导的方式传递给储热装置中的水。
传导过程中,热能会从高温区域(吸热板)传递到低温区域(储热装置中的水)。
这样,储热装置中的水会逐渐被加热,形成热水。
3. 太阳能热水器的工作原理解析太阳能热水器的工作原理可以用热力学和传热学的知识来解析。
(1) 热力学分析根据热力学第一定律,能量守恒定律,太阳能热水器的工作原理可以解释为太阳能的辐射能被吸收后转化为热能,然后热能通过传导的方式传递给储热装置中的水,最终形成热水。
这个过程中,热能的转化和传递是按照能量守恒的原则进行的。
(2) 传热学分析太阳能热水器的工作原理也可以用传热学的知识来解析。
传热学研究的是热量的传递过程,太阳能热水器的工作原理中的热量传递主要是通过传导的方式进行的。
传导是指热量通过物质内部分子间的碰撞传递的过程。
在太阳能热水器中,热量从吸热板传递到储热装置中的水,就是通过传导进行的。
五年级科学上册第五单元第15课必备知识点
五年级科学上册第五单元太阳能热水器15 认识太阳能热水器必备知识点五年级科学上册第五单元“太阳能热水器”中“认识太阳能热水器”的必备知识点归纳如下:一、太阳能热水器的定义与功能定义:太阳能热水器是一种利用太阳辐射的热来加热水的技术产品,它不需要用电即可实现加热功能。
功能:将光能转化成热能,加热水体以供人们日常使用。
二、太阳能热水器的结构太阳能热水器主要由以下几个部分组成:真空集热管:利用太阳的辐射热量进行加热,是热水器的核心部件。
它具有双层结构,第一层是透明的玻璃,阳光可以直接穿透;第二层是黑色的玻璃管,里面有水。
太阳的热能被玻璃管吸收后就将能量传递给了水。
因为外层的透明玻璃和里层的玻璃管之间是真空的,所以减少了热量的消耗。
不锈钢保温水箱:储存热水的容器,通常采用双层不锈钢板构成,中间是聚氨酯整体发泡的保温体,能有效地保持水温。
支架:支撑太阳能热水器整体结构的要件,确保热水器的稳定性和安全性。
连接管道:将热水从集热器输送到保温水箱,同时将冷水从保温水箱输送到集热器的管道,使整套系统形成一个闭合的环路。
三、太阳能热水器的工作原理集热:真空集热管吸收太阳光,将光能转化成热能,加热管内的水。
循环:加热后的水变轻,沿着玻璃管上升到上面的保温水箱;保温水箱内的冷水再流下来,形成循环而不断加热。
保温:保温水箱采用双层不锈钢板和聚氨酯整体发泡的保温体,确保水温的稳定。
四、太阳能热水器的优点与缺点1. 优点:清洁、节能、安全:利用太阳能这一可再生能源,减少了对化石能源的依赖。
经济实惠:长期来看,太阳能热水器的使用成本较低。
2. 缺点:加热慢:受太阳辐射强度和日照时间的影响,加热速度相对较慢。
受环境影响大:阴雨天气无法使用或效果不佳。
五、太阳能热水器的改进与提高提高集热效率:采用更高效的集热材料和技术,如黑色玻璃管的选择性吸收涂层。
优化保温性能:采用更先进的保温材料和结构,减少热量的散失。
智能化控制:引入智能控制系统,实现水温的精确控制和自动调节。
太阳能热水器的工作原理
太阳能热水器的工作原理太阳能热水器是一种利用太阳能将水加热的装置,它通过收集太阳能将其转化为热能,然后将热能传递给水。
这种装置可以为我们提供热水,同时还能节省能源并减少对环境的污染。
下面将详细介绍太阳能热水器的工作原理。
一、太阳能热水器的组成部分太阳能热水器主要由集热器、储水箱、加热系统和控制系统组成。
1. 集热器:集热器是太阳能热水器的核心部分,它通常由一组黑色的太阳能集热板组成。
这些集热板能够吸收太阳辐射,将其转化为热能。
2. 储水箱:储水箱用于储存加热后的热水,通常位于集热器的下方。
储水箱内部有一层保温层,可以保持热水的温度,减少热量的损失。
3. 加热系统:加热系统包括热水循环管路和水泵。
当太阳能集热器吸收到热能后,热水通过循环管路进入储水箱,水泵负责循环水流。
4. 控制系统:控制系统用于监控太阳能热水器的工作状态,并根据需要控制加热系统的运行。
常见的控制方式有温度传感器和液晶显示屏。
二、1. 吸收太阳能:太阳能热水器的集热器表面通常涂有一层黑色涂料,这样可以增加吸收太阳辐射的能力。
当太阳光照射到集热器表面时,黑色涂层吸收光能,将其转化为热能。
2. 传导热能:热能通过集热器传导给内部的工质(通常是液体),使其温度升高。
3. 储存热能:热水通过循环管路进入储水箱,被储存起来。
储水箱内部的保温层可以减少热量的损失,确保热水保持一定的温度。
4. 使用热能:当需要热水时,控制系统会启动水泵将储水箱中的热水抽出,通过管道输送到使用地点。
热水在经过水泵的压力作用下流动,为我们提供热水。
三、太阳能热水器的优势太阳能热水器具有许多优势,因此在各地都得到了广泛的应用。
1. 环保节能:太阳能热水器利用太阳能作为能源,不需要消耗化石能源,减少了碳排放和对环境的污染。
同时,它也节约能源成本,对减少能源消耗具有积极意义。
2. 经济实用:虽然太阳能热水器的初投资较高,但其运行成本较低。
通过使用太阳能加热水,可以大大减少传统热水器的用电量或燃气消耗,从而节约开支。
太阳能热水器的科学原理
太阳能热水器的科学原理太阳能热水器是利用太阳能将水加热的设备,是一种环保、节能的热水供应方式。
它的工作原理主要是利用太阳能将水加热,从而提供热水供应。
下面将详细介绍太阳能热水器的科学原理。
一、太阳能热水器的组成部分太阳能热水器主要由集热器、储水箱和循环系统组成。
集热器是太阳能热水器的核心部件,用于吸收太阳能并将其转化为热能。
储水箱用于储存加热后的热水,供日常使用。
循环系统则起到输送热水的作用,确保热水能够顺利供应到用户手中。
二、太阳能热水器的工作原理1. 集热器吸收太阳能:太阳能热水器的集热器通常采用黑色涂层的吸热板,其表面覆盖有玻璃罩,玻璃罩能够减少热量的散失。
当太阳光照射到集热器表面时,吸热板吸收太阳能并将其转化为热能。
2. 加热水:集热器吸收到的热能会传导到集热器内部的水管中,将水加热。
水在集热器中循环流动,不断被加热,温度逐渐升高。
3. 热水储存:加热后的热水会被输送至储水箱中进行储存。
储水箱通常具有一定的保温性能,可以保持热水的温度,确保热水能够长时间保存。
4. 热水供应:当用户需要热水时,热水会通过循环系统输送至用户处,供用户使用。
循环系统可以根据用户的需求进行控制,确保热水能够及时供应。
三、太阳能热水器的优势1. 环保节能:太阳能是一种清洁、可再生的能源,利用太阳能加热水不会产生污染,有利于环境保护。
与传统热水器相比,太阳能热水器具有更高的能源利用率,能够节约能源消耗。
2. 经济实惠:虽然太阳能热水器的初投资较高,但长期使用下来可以节约热水费用,具有较高的经济效益。
而且太阳能热水器的维护成本较低,使用寿命长,具有较高的性价比。
3. 适用性广:太阳能热水器适用于各种气候条件下,只要有阳光照射即可工作。
在偏远地区或没有电力供应的地方,太阳能热水器尤其适用。
四、太阳能热水器的发展前景随着人们对环保节能意识的提高,太阳能热水器作为一种清洁能源利用设备,具有广阔的市场前景。
未来,随着太阳能技术的不断进步和成本的降低,太阳能热水器将会得到更广泛的应用,成为热水供应领域的主流产品之一。
太阳能热水器的工作原理
太阳能热水器的工作原理太阳能热水器是一种利用太阳能将光能转化为热能,从而加热水的设备。
它主要由集热器、储水箱和管道系统组成。
下面将详细介绍太阳能热水器的工作原理。
1. 集热器太阳能热水器的集热器通常由太阳能吸收器、传热管和保温层组成。
太阳能吸收器是最重要的部份,它由一层黑色的吸热板构成,能够吸收太阳光,并将其转化为热能。
吸热板通常采用高吸收率和低反射率的材料,如黑色涂层的铜板或者铝板。
当太阳光照射到吸热板上时,吸热板会吸收光能并转化为热能,使得吸热板的温度升高。
2. 管道系统太阳能热水器的管道系统连接集热器和储水箱。
管道系统通常包括进水管、出水管和循环管。
进水管将冷水引入集热器,经过吸热板吸收太阳能后,水的温度升高。
热水通过出水管流出集热器,进入储水箱。
循环管用于保证热水能够循环流动,以保持水温的稳定。
3. 储水箱储水箱是太阳能热水器的储存部份,用于储存被加热的热水。
储水箱通常位于集热器的下方,接收从集热器流出的热水。
储水箱内部设有保温层,以减少热量的散失。
同时,储水箱还设有冷水补充口和热水取水口,方便用户使用。
4. 工作原理当太阳光照射到吸热板上时,吸热板吸收光能并转化为热能,使得吸热板的温度升高。
热能通过传热管传导到水中,使水的温度升高。
热水由进水管进入集热器,经过吸热板吸热后,流入储水箱。
同时,冷水通过冷水补充口进入储水箱,与热水进行混合,从而降低热水的温度。
循环管的作用是保证热水能够循环流动,以保持水温的稳定。
太阳能热水器的工作原理基于太阳能的利用,它不需要外部能源供应,具有节能环保的特点。
在太阳光充足的情况下,太阳能热水器能够提供稳定的热水供应。
同时,太阳能热水器还可以与传统的燃气热水器或者电热水器相结合使用,以满足不同季节或者天气条件下的热水需求。
总结:太阳能热水器的工作原理是利用太阳能将光能转化为热能,通过集热器吸收太阳能,并将其传导给水,使水的温度升高。
热水经过管道系统流入储水箱,供用户使用。
太阳能热水器的工作原理
太阳能热水器的工作原理太阳能热水器是一种利用太阳能将光能转化为热能,从而加热水的设备。
它不仅环保节能,而且可以降低家庭的能源消耗和热水费用。
下面将详细介绍太阳能热水器的工作原理。
1. 太阳能热水器的组成太阳能热水器主要由太阳能集热器、热水储存罐和循环系统组成。
太阳能集热器是太阳能热水器的核心部件,它负责将太阳能转化为热能。
热水储存罐用于存储加热后的热水,而循环系统则将热水从集热器输送到储存罐中。
2. 太阳能集热器的工作原理太阳能集热器通常由玻璃罩、吸热板、绝热层和背板等组成。
玻璃罩起到保温和保护吸热板的作用。
吸热板是集热器的关键部件,它通常由黑色吸热涂层覆盖,能够吸收太阳辐射并将其转化为热能。
绝热层则用于减少热量的散失,提高集热效率。
背板则起到支撑和加固的作用。
当太阳光照射到吸热板上时,吸热板会吸收太阳辐射,将光能转化为热能。
黑色吸热涂层的特殊性质使其能够高效地吸收光能,并将其转化为热能。
吸热板的温度随着吸收的光能的增加而升高。
3. 循环系统的工作原理循环系统主要由水泵、管道和控制阀组成。
当太阳能集热器吸收到足够的热能后,热水泵会启动,将热水从集热器中抽取出来,并通过管道输送到热水储存罐中。
同时,冷水会通过补水阀进入集热器,以保持循环的连续性。
循环系统中的控制阀起到控制热水流动的作用。
当热水储存罐中的水温达到设定的温度时,控制阀会关闭,停止热水的循环。
当热水储存罐中的水温下降到一定程度时,控制阀会重新打开,继续循环加热。
4. 热水储存罐的工作原理热水储存罐通常由保温层、储水层和出水口等组成。
保温层用于减少热量的散失,提高热水的保温效果。
储水层用于存储加热后的热水,以供家庭使用。
出水口则用于将热水输送到家庭的热水器、淋浴等设备中。
当循环系统将加热后的热水输送到热水储存罐中时,热水会在储水层中积聚。
保温层的存在可以有效地减少热量的散失,使得储存罐中的热水保温效果更好。
当家庭需要使用热水时,可以通过出水口将热水输送到相应的设备中。
太阳能热水器工作原理
太阳能热水器工作原理太阳能热水器是一种利用太阳能将水加热的设备,它通过特殊的工作原理实现了将太阳能转化为热能的过程。
本文将详细介绍太阳能热水器的工作原理。
一、太阳能热水器的组成部分太阳能热水器主要由集热器、储水箱和循环泵组成。
1. 集热器:集热器是太阳能热水器的核心部件,其作用是将太阳能转化为热能并传递给水。
常见的集热器种类有平板式和真空管式两种。
其中,平板式集热器由黑色的吸热板、透明覆盖层和保温层组成,透明覆盖层能够让太阳辐射透过并被吸热板吸收,将能量转化为热能。
真空管式集热器则由多个玻璃真空管组成,其中的吸热层能够将太阳光吸收并转化为热能。
2. 储水箱:储水箱用于存储加热后的热水,它通常位于集热器的下方,通过热传导管与集热器相连。
储水箱内设有保温层,能够减少热能的散失,保证储存的热水温度。
3. 循环泵:循环泵起到将冷水从储水箱中抽取,经过集热器加热后再返回储水箱的作用。
循环泵通过水循环的方式使冷热水交替流动,以达到加热水的目的。
二、太阳能热水器的工作原理太阳能热水器的工作原理主要包括光照转化、热能传导和水循环三个过程。
1. 光照转化:当阳光照射到集热器上时,集热器内的吸热层会吸收太阳光并将其转化为热能。
这是因为吸热层通常采用黑色材料,黑色材料对太阳辐射有较好的吸收能力。
太阳辐射被吸收后,在集热器内激发了水中的分子运动,使温度升高。
2. 热能传导:经过光照转化后,集热器内的吸热层会将热能传导给集热器的周围水分子。
水分子吸收热能后温度升高,成为加热水。
这时,冷水泵将冷水从储水箱中抽取,通过热传导管输送到集热器中,与加热水进行热交换,使冷水得到加热,并成为热水。
3. 水循环:循环泵将加热后的热水从集热器中抽取,返回储水箱,实现冷热水的循环流动。
这样一来,冷热水就能够不断地进行热交换,使冷水逐渐加热,最终达到预设的热水温度。
三、太阳能热水器的优势和应用太阳能热水器具有以下优势:1. 节能环保:太阳能热水器利用太阳能作为能源,无需消耗传统能源,因此具有很高的节能和环保效果。
太阳能热水器的工作原理
太阳能热水器的工作原理太阳能热水器是一种利用太阳能将水加热的设备。
它的工作原理基于太阳能的收集、传导和转换过程。
下面将详细介绍太阳能热水器的工作原理。
1. 太阳能热水器的组成太阳能热水器主要由太阳能集热器、储热水箱和管路系统组成。
太阳能集热器是太阳能热水器的核心部件,通常由玻璃罩、吸热板、吸热层、保温层和背板等组成。
吸热板一般采用黑色吸热涂料,以提高吸热效果。
储热水箱用于储存加热后的热水,通常由保温层包裹,以减少热量的散失。
管路系统用于连接太阳能集热器和储热水箱,将热水从集热器传送到储热水箱。
2. 太阳能热水器的工作原理太阳能热水器的工作原理可以分为两个主要过程:太阳能的收集和太阳能的转换。
太阳能的收集过程:当太阳光照射到太阳能集热器上时,吸热板吸收太阳能并将其转化为热能。
吸热板上的黑色吸热涂料能够吸收更多的太阳能,并将其转化为热能。
吸热涂料的选择和涂布方式对太阳能的吸收效率有很大影响。
太阳能的转换过程:吸热涂料吸收到的太阳能会使得吸热板表面温度升高。
热能通过传导、对流和辐射的方式传递到吸热层,再通过管路系统传递到储热水箱中的水。
水在储热水箱中被加热,形成热水。
3. 太阳能热水器的工作原理示意图(示意图)4. 太阳能热水器的工作原理详解太阳能热水器的工作原理可以进一步分为以下几个步骤:(1) 太阳能的收集:当太阳光照射到太阳能集热器上时,吸热板吸收太阳能并将其转化为热能。
吸热板上的黑色吸热涂料能够吸收更多的太阳能,并将其转化为热能。
(2) 热能的传导:吸热涂料吸收到的热能会使得吸热板表面温度升高。
热能通过吸热板的导热性质,沿着吸热板表面向外传导。
(3) 热能的对流:热能通过传导到吸热层后,会引起水的对流。
热能使得水分子的热运动加剧,从而形成对流。
(4) 热能的辐射:吸热层表面的热能会以辐射的方式向周围环境传递。
辐射是一种通过电磁波传递热能的方式。
(5) 热水的传输:热水通过管路系统传输到储热水箱中。
太阳能热水器的工作原理
太阳能热水器的工作原理太阳能热水器是一种利用太阳能将水加热的设备,其工作原理基于太阳能的热辐射和热传导。
下面将详细介绍太阳能热水器的工作原理。
1. 真空管吸热原理太阳能热水器的核心部件是真空管,它由外管、内管和玻璃管组成。
内管表面涂有吸热涂层,能够吸收太阳光的热辐射。
当太阳光照射到真空管上时,被吸收的光能会转化为热能,使得内管表面温度升高。
由于真空管内外之间是真空或者低压气体,热传导几乎被消除,使得内管上的热能难以散失。
2. 热能传导和传热剂太阳能热水器中的热能需要通过传导传递给水。
在热水器的水箱中,有一组金属导热管,将内管的热能传导给水。
导热管通常由铜或者铝制成,具有良好的导热性能。
通过导热管,热能可以快速传递给水,并且在水箱中形成一个热循环。
3. 热水循环系统太阳能热水器的热水循环系统由水箱、水泵和控制器组成。
当太阳能热水器的内管吸收到足够的热能时,控制器会自动启动水泵,将冷水从水箱中抽取出来,通过导热管加热后再回到水箱中。
这样循环往复,使得水箱中的水温不断升高,最终达到我们所需要的热水温度。
4. 辅助加热装置太阳能热水器通常还配备有辅助加热装置,例如电加热器或者燃气加热器。
当太阳能无法满足热水需求时,这些加热装置可以提供额外的热能,确保热水的供应稳定。
辅助加热装置通常由控制器自动控制,根据水温的变化来决定是否启动。
5. 系统保护装置太阳能热水器还配备有一些系统保护装置,以确保系统的安全和可靠运行。
例如,过温保护装置可以监测水温,当水温过高时,自动切断加热源的供电,避免水温过热。
此外,还可以设置压力保护装置,当系统内部压力过高时,自动释放压力,保护系统的正常运行。
总结:太阳能热水器的工作原理是基于太阳能的热辐射和热传导。
通过真空管的吸热原理,将太阳光能转化为热能。
热能通过导热管传导给水,形成热循环。
辅助加热装置可以提供额外的热能,保证热水的稳定供应。
系统还配备保护装置,确保系统的安全运行。
太阳能热水器的工作原理使得我们能够利用太阳能来加热水,节约能源,减少对传统能源的依赖,具有环保和经济的特点。
太阳能热水器培训资料
太阳能热水器培训资料太阳能热水器是目前应用广泛的一种热水供应设备,它利用太阳辐射能将太阳能转化为热能,为人们提供热水,同时还具有环保、节能的特点。
为了增加太阳能热水器的使用效果和安全性,提高用户对太阳能热水器的了解和认同,很多热水器生产商和销售商都会进行太阳能热水器的培训。
一、太阳能热水器的原理及组成太阳能热水器的工作原理主要是利用太阳能将光能转化为热能。
太阳能热水器由太阳能集热器、储水箱、输水管路、控制系统等部分组成。
太阳能集热器是将太阳辐射能转化为热能的装置,它通常由黑色吸热板和一定的隔热层构成。
太阳能集热器的吸热板会吸收太阳辐射能,并将其转化为热能,进而加热输送至储水箱中的水。
输水管路是将热水从太阳能集热器输送至储水箱中的管道系统。
控制系统则根据储水箱中的水温情况,控制太阳能热水器的运行状态。
二、太阳能热水器的安装要点安装太阳能热水器需要考虑多个因素,包括阳光照射、安装角度、储水箱的选用等。
首先,在安装太阳能热水器时,需要选择合适的位置,确保太阳能集热器能够充分接受阳光照射。
其次,安装角度也是一个关键因素,通常太阳能集热器的安装角度与所处地区的纬度有关,一般来说,其安装角度为所在地区纬度+10度左右。
此外,储水箱的选用也需要根据用户的用水量和需要来选择适当的规格。
三、太阳能热水器的使用与保养太阳能热水器的使用与保养对于延长其寿命和提高使用效果非常重要。
在使用太阳能热水器时,需要根据天气情况和自身的用水需求来合理安排热水使用时间,以充分利用太阳能热水器的热水供应。
同时,需要定期清洗太阳能集热器的吸热板,确保其表面清洁,以保证光能的有效转化。
此外,在寒冷冬季,需要采取保温措施,防止太阳能热水器受到低温影响而减少热水供应。
四、太阳能多功能热水器的应用前景随着科技的进步和人们对环境保护的重视,太阳能多功能热水器作为一种新型的热水供应设备,具有广阔的应用前景。
太阳能多功能热水器不仅可以提供热水,还可以用于供暖、空调等多种功能。
太阳能热水器的工作原理
太阳能热水器的工作原理太阳能热水器是一种利用太阳能将水加热的设备,它可以在没有电力供应的地方提供热水。
它的工作原理是利用太阳能将光能转化为热能,从而加热水。
太阳能热水器普通由太阳能集热器、储热水箱和辅助加热装置三部份组成。
1. 太阳能集热器:太阳能集热器是太阳能热水器的核心部件,它负责将太阳能转化为热能。
太阳能集热器普通由集热管、集热板和吸热涂层组成。
集热管内部通有工质,当太阳光照射到集热管上时,工质吸收太阳能并升温,然后通过管道将热能传递给储热水箱。
2. 储热水箱:储热水箱是用来储存热水的容器,它普通由保温层、内胆和外壳组成。
储热水箱通过管道与太阳能集热器相连,当集热器传递过来的热能进入储热水箱时,热能会被储存在水中,使水的温度升高。
储热水箱中的保温层可以有效减少热量的散失,确保热水的保温效果。
3. 辅助加热装置:辅助加热装置是太阳能热水器的一个可选部件,它普通由电加热器或者燃气加热器组成。
当天气条件不好或者太阳能无法提供足够的热能时,辅助加热装置可以启动,通过电力或者燃气加热水箱中的水,以保证热水的供应。
太阳能热水器的工作原理可以简单总结为:太阳能集热器吸收太阳能并将其转化为热能,热能通过管道传递给储热水箱,使水的温度升高。
当需要热水时,可以直接从储热水箱中取出热水使用。
如果太阳能无法提供足够的热能,辅助加热装置可以启动,通过电力或者燃气加热水箱中的水。
太阳能热水器的工作原理使其成为一种环保、节能的热水供应设备。
它利用太阳能作为能源,不产生污染物和温室气体,同时可以减少对传统能源的依赖,降低能源消耗和能源费用。
因此,太阳能热水器在许多地区被广泛应用,特别是在没有电力供应的地方或者太阳能资源丰富的地区。
总结起来,太阳能热水器的工作原理是通过太阳能集热器将太阳能转化为热能,再通过储热水箱储存热能,最终提供热水供应。
它的工作原理简单而高效,使其成为一种环保、节能的热水供应设备。
太阳能热水器原理
太阳能热水器原理太阳能热水器是一种利用太阳能来加热水的装置。
它采用了太阳能的直接转换原理,通过将太阳能转化为热能,并将这些热能应用于水的加热过程。
下面将详细介绍太阳能热水器的工作原理及其构成要素。
一、工作原理太阳能热水器的工作原理基于太阳能的收集和传导过程。
它主要由两部分组成:热水器集热器和热水储存装置。
1. 热水器集热器热水器集热器是太阳能热水器的核心组件,它能够有效地收集太阳能并将其转化为热能。
热水器集热器主要由吸热器、传热管和保温层组成。
在白天,太阳辐射照射到热水器集热器的吸热器上,吸热器吸收太阳辐射并将其转化为热能。
然后,通过传热管将热能传导到热水储存装置中的水。
保温层的作用是减少热能的散失,确保热水能够保持较高的温度。
2. 热水储存装置热水储存装置是太阳能热水器用于储存和提供热水的部分。
它通常由水箱和保温层组成。
在白天,热水器集热器将太阳能转化为热能并传导到热水储存装置中的水中。
当太阳能不足时或者在夜晚,热水储存装置中的保温层能够保持水的温度,确保热水的储存和使用。
二、构成要素太阳能热水器的构成要素包括太阳能集热板、传热管、水箱、保温层、控制系统等。
1. 太阳能集热板太阳能集热板是太阳能热水器中的主要组件,也是太阳能转化为热能的关键部分。
它通常由具有良好吸热性能的材料制成,如铜、铝等,表面涂有吸热涂层。
2. 传热管传热管是太阳能热水器中起到热能传导作用的部分。
它将太阳能集热板中吸收的热能传导到水箱中的水中。
3. 水箱水箱是太阳能热水器中的储存和供应热水的部分。
它通常由耐高温材料制成,如不锈钢,能够有效储存热水,并确保水的卫生安全。
4. 保温层保温层的作用是减少热能的散失,确保热水能够保持较高的温度。
它通常由聚氨酯等保温材料制成,能有效地防止热能流失。
5. 控制系统控制系统是太阳能热水器中的重要组成部分,用于监测和控制水温、水位等相关参数。
它可以确保太阳能热水器的正常运行和热水的供应。
三、优点和应用太阳能热水器具有以下几个优点:1. 环保节能:太阳能热水器利用太阳能进行热水供应,无需其他能源,不产生污染物和温室气体,具有良好的环境效益。
太阳能热水器的工作原理
太阳能热水器的工作原理太阳能热水器是一种利用太阳能将水加热的设备,它通过将太阳能转化为热能,实现对水的加热。
下面将详细介绍太阳能热水器的工作原理。
一、太阳能热水器的组成部分太阳能热水器主要由太阳能集热器、水箱、水管和控制系统等组成。
1. 太阳能集热器:太阳能集热器是太阳能热水器的核心部件,主要用于吸收太阳辐射能并将其转化为热能。
太阳能集热器通常由玻璃罩、吸热板、吸热管和绝热层等组成。
2. 水箱:水箱是储存热水的容器,通常位于太阳能集热器的下方。
水箱内部设有加热器、保温层和出水口等。
3. 水管:水管用于连接太阳能集热器和水箱,实现水的循环流动。
水管通常由耐高温、耐腐蚀的材料制成。
4. 控制系统:控制系统用于监测和控制太阳能热水器的工作状态,包括温度传感器、水位传感器、温控器等。
二、太阳能热水器的工作过程太阳能热水器的工作过程主要分为太阳能的吸收转化、传递和储存三个阶段。
1. 太阳能的吸收转化:太阳能集热器吸收太阳辐射能,将其转化为热能。
太阳能集热器的吸热板通常采用黑色材料,能够有效吸收太阳辐射能,并将其转化为热能。
吸热板上的吸热管内部流动着冷水,当太阳辐射照射到吸热板上时,吸热管内的水会被加热。
2. 热能的传递:加热后的水通过水管流入水箱,实现热能的传递。
水管将加热后的水从太阳能集热器输送到水箱中,水箱内的加热器将水加热至设定的温度。
3. 热能的储存:加热后的水储存在水箱中,供用户使用。
水箱内设有保温层,能够有效减少热能的损失,确保储存的热水保持一定的温度。
用户可通过水箱的出水口取热水使用。
三、太阳能热水器的工作原理太阳能热水器的工作原理是基于太阳能的热能转化和传递过程。
具体工作原理如下:1. 吸收太阳能:太阳能集热器通过玻璃罩将太阳辐射能吸收,吸热板上的吸热管内流动的冷水被加热。
2. 传递热能:加热后的水通过水管流入水箱,实现热能的传递。
水管将加热后的水从太阳能集热器输送到水箱中,水箱内的加热器将水加热至设定的温度。
太阳能热水器的工作原理
太阳能热水器的工作原理太阳能热水器是一种利用太阳能热量来加热水的装置。
它利用太阳能辐射的热量,将其转化为热能,从而加热水。
太阳能热水器通常由太阳能集热器、储热装置和热水管路组成。
1. 太阳能集热器:太阳能集热器是太阳能热水器的核心部件。
它主要由太阳能吸收器、传热管和外壳组成。
太阳能吸收器通常采用黑色吸热涂层,能够吸收太阳辐射的热量,并将其转化为热能。
传热管将热能传输到储热装置中。
外壳则起到保护和绝缘的作用,防止热量散失。
2. 储热装置:储热装置用于储存太阳能集热器吸收的热能,以便在需要时提供热水。
常见的储热装置有水箱和热媒储热罐。
水箱是最常见的储热装置,它能够储存大量的热水。
热媒储热罐则通过储存热媒来实现热量的储存。
3. 热水管路:热水管路连接太阳能集热器和储热装置,用于传输热水。
通常,热水从太阳能集热器中被加热,然后通过管路流入储热装置,储存起来。
当需要热水时,热水通过管路流出,供应给用户使用。
太阳能热水器的工作原理如下:1. 太阳能集热器吸收太阳辐射的热量,将其转化为热能。
2. 热能通过传热管传输到储热装置中,储存起来。
3. 当需要热水时,储热装置中的热水通过管路流出,供应给用户使用。
太阳能热水器的工作原理基于太阳能的可再生特性,具有环保、节能的优点。
它不需要使用传统能源,如煤炭或者天然气,而是利用太阳能作为热源,减少了对有限能源的依赖。
同时,太阳能热水器还可以降低能源消耗和碳排放,对环境友好。
需要注意的是,太阳能热水器的工作效果受到太阳辐射的影响。
在阳光充足的地区,太阳能热水器能够提供稳定的热水供应。
然而,在阴雨天气或者夜晚,太阳能热水器的效果会受到影响,可能无法提供足够的热水。
因此,在设计和使用太阳能热水器时,需要根据当地的气候条件和用户需求进行合理安排。
总结起来,太阳能热水器的工作原理是利用太阳能热量来加热水。
它通过太阳能集热器吸收太阳辐射的热量,将其转化为热能,并通过储热装置和热水管路实现热水的储存和供应。
太阳能热水器的工作原理及作用_太阳能热水器的优缺点整理
太阳能热水器的工作原理及作用_太阳能热水器的优缺点整理太阳能热水器利用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置,是一种热能产品。
所以许多的人都想知道太阳能热水器是如何加热的。
下面是我为大家整理的太阳能热水器的工作原理及作用,盼望对你们有关心。
太阳能热水器的工作原理吸热过程真空管式热水器的吸热时,太阳辐射透过真空管的外管,被集热镀膜汲取后沿内管壁传递到管内的水。
管内的水吸热后温度上升,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,最终整箱水都上升至肯定的温度。
平板式热水器,一般为分体式热水器,介质则在集热板内因热虹吸自然循环,将太阳辐射在集热板的热量准时传送到水箱内,水箱内通过热交换(夹套或盘管)将热量传送给冷水。
介质也可通过泵循环实现热量传递。
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。
真空管式太阳能热水器为直插式结构,热水通过重力作用供应动力。
平板式太阳能热水器通过自来水的压力(称为顶水)供应动力。
而太阳能集中供热系统均采纳泵循环。
由于太阳能热水器集热面积不大,考虑到热能损失,一般不采纳管道循环。
使用过程平板式太阳能热水器为顶水方式工作,真空管太阳能热水器也可实行顶水工作的方式,水箱内可以采纳夹套或盘管方式。
顶水工作的优点是供水压力为自来水压力,比自然重力式压力大,尤其是安装高度不高时,其特点是使用过程中水温先高后低,简单把握,使用者简单适应,但是要求自来水保持供水力量。
顶水工作方式的太阳能热水器比重力式热水器成本大,价格高。
1. 温差掌握集热循环太阳能热水地暖系统中有集热器温测器和水温感应器,集热系统汲取太阳能辐射后,集热管温度上升,当集热器温度和水箱温度水温差△t设定值时,检测系统发出指令,循环泵将中心热水器中的冷水输入集热器中,水被加热后再回到水箱中,使水箱内的水达到设定的温度。
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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,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。
可见,次过程充分利用太阳光能转化为热能,方便快捷。
4.水箱加热控制此时,也许你会问如果没有日照或者日照较弱时,到了晚上我们是否还能洗上热水澡吗?答案是肯定的,不要忘了这款热水器还有一个从系统,这时它就要发挥作用了。
热水箱温度为T1,将它和设定值N相比较,从而控制是否打开电加热,控制时段为下午,具体过程如下:若T1<N,电加热接通;否则,电加热断开,而且,15点~20点中的每个小时有下表的关系:表一时间(时)温度比较加热值(度)15 T1<35<N 3516 T1<40<N 4017 T1<45<N 4518 T1<50<N 5019 T1<55<N 5520 T1<60<N 60最终热水箱的温度加热到设定值N。
由此可见,即使没有日照我们照样可以洗上热水澡了。
综上所述,太阳能供热控制系统不仅节约而且高度只能化,方便省事,不论日常家居,还是对宾馆、学校等都是最佳选择。
2.2太阳能热水器组成及原理2-3 热水器装置简图1-集热器 2-下降水管 3-循环水管4-补给水箱 5-上升水管 6-自来水管 7-热水出水管热水器主要由集热器、循环管道和水箱等组成,图中为典型的热水器装置图。
图中集热器1按最佳倾角放置,下降水管2的一端与循环水箱3的下部相连,另一端与集热器1的下集管接通。
上升水管5与循环水箱3上部相连,另一端与集热器1的上集管相接。
补给水箱4供给循环水箱3所需的冷水。
当集热器吸收太阳辐射后,集热器内温度上升,水温也随之升高。
水温升高后,水的比重减轻,便经上升水管进入循环水箱上部。
而循环水箱下部的冷水比重较大,就由水箱下流到集热器下方,在集热器内受热后又上升。
这样不断对流循环,水温逐渐提高,直到集热器吸收的热量与散失的热量相平衡时,水温不再升高。
这种热水利用循环加热的原理,因此又称循环热水器。
集热器是一种利用温室效应,将太阳能辐射转换为热能的装置,该装置与一般热水交换器不一样,热交换器通常只是液体到液体,或是液体到气体的热交换过程,而平板行集热器时直接将太阳辐射传给液体或气体,是一个复杂的传热过程。
平板型集热器结构形式很多,世界上已实用的集热器就有直管式、瓦楞式、扁管式、铝翼式等二十多种。
3.1.太阳能控制器硬件结构根据控制要求,采用80C51单片机的智能控制器结构框图如图1所示。
由于本系统运算量不是很大,没有太多的中间数据需要处理、保存,因此不再外扩数据存储器。
仅使用80C51 内部RAM已完全能够满足要求。
系统的硬件接口电路包括:控制器实时时钟接口电路,蓄水箱温度和水位检测接口电路、设定键和串行显示接口电路、看门狗和复位接口电路以及继电器输出接口电路等。
图3-1 太阳能控制器硬件结构图3.2. 控制器实时时钟接口电路为实现热水器24小时供应热水的目的,控制器必须有一个实时时钟来为系统提供准确的基准时间;在软件设计上则要实时地读出当前时间,同设定时间比较,以决定系统工作状态。
本系统采用美国DALLA S半导体公司最新推出的时钟芯片DS12887,该芯片采用CMOS 技术,把时钟芯片所需的晶振和电池以及相关的电路集成到芯片内部,并与MC146818管脚完全兼容。
DS12887芯片具有微功耗、外围接口简单、精度高,工作稳定可靠等优点。
它与80C51单片机的接口电路见下图3-2。
图3-2 DS12887与单片机接口电路模式选择脚MOT接地,选择IN TEL时序。
DS12887 的高位地址用80C51 的P2.4 选择,则时钟芯片的高8位地址为EFH,而其低8 位地址则由芯片内部各单元的地址来决定(00H~80H),DS12887 的中断输出端IRQ 接上拉电阻,同80C51中断线IN TO相连,为单片机提供中断信号。
SQW端口编程为2Hz方波输出,经二分频后,驱动两个LED发光二极管作为时钟的秒闪烁显示。
3.3.水位检测和温度检测接口电路蓄水箱水位和温度检测部分是实现温度智能控制的重要环节,只有准确地检测出水位和温度,才能通过软件计算提前开始辅助加热的预加热时间。
要实现辅助加热提前时间的精确计算,最好是采用连续液位传感器,但考虑系统成本,本设计仍采用分段式液位传感器(通过软件来提高精度),在水位显示上也仍采用分段显示。
水位检测部分的硬件连接如图3所示。
图3-3 水位监测及显示接口电路检测原理如下:当水箱中无水时,8个非门均由1M欧姆电阻上拉成高电平,所以图中各“非”门(CD4069) 输出均为低电平,LED1~ LED8 均不亮。
当水位高于“非”门1 的输入探针时,由于水的导电作用,使“非”门1 的输入变为低电平,所以其输出变为高电平,LED点亮,依此类推。
随着水位的上升,各“非”门输出相继为高电平,LED依次点亮。
这里要注意的是上拉电阻不能选择太小,因为水的电阻在100k8 左右,所以上拉电阻选择太小的话,将在水位升高时,无法把“非”门输入端拉成低电平。
实验表明,上拉电阻选择在500k~1M欧姆左右能很好地满足电路的工作要求。
为了使80C51 随时能够读出当前的水位情况,这里选用74L S244 作为状态输入缓冲器。
蓄水箱温度检测电路采用DS18B20芯片使其换成脉冲信号,送到80C51的I/O 口(编程为计数器工作模式),通过测量输出脉冲频率的大小来换算成水温高低信号。
3.4 看门狗和复位接口电路的设计控制器的看门狗电路由两级74LS123芯片组成。
用P1.7作为单稳态触发器的定时脉冲发生端,当P1.7 口线超过一定时间不对74L S123发正脉冲时,系统将自动复位(附录)。
3.5 键盘和显示接口电路的设计3.5.1 键盘电路下图为80C51单片机P1口构成的中断方式4*4键盘电路。
P1.0-P1.3为行线,P1.4-P1.7为列线,行线与4输入与门74HC21的一组输入端相连,输出端与外部中断INT1相连。
16个键号Ki(I=0-15)次序如图中标注。
图3-4 80C51 P1口构成的4*4中断方式键盘行列式键盘处理程序较为复杂,当有键按下时74HC21输出端出现低电平请求中断;在中断服务程序中要再次确认是否真有键按下,真有键按下时,再查出是哪个键按下,把该键的键号送入堆栈保护,等待键释放后再将键号弹出A中。
该键盘输入处理程序的出口状态是键号在A中。
设计中断程序时,先在主程序中将中断系统初始化,并开中断。
在试验演示中通常开中断都设置循环等待。
3.5.3 显示接口电路的设计键盘和显示电路是人机交互的重要手段。
控制键是用户干预系统运行的唯一接口,也是用户比较关心的问题。
为了实现控制器对时间与温度的设定及显示功能,串行显示电路采用串入并出芯片74LS164驱动4位数码管实现时间与温度的静态显示。
该电路只使用80C51的3个端口,配接4片串入并出移位寄存器74LS164 与1片三端可调稳压器LM317T。
其中74LS164 的引脚Q0~Q7为8位并行输出端;引脚A、B 为串行输入端;引脚CL K为时钟脉冲输入端,在CLK 脉冲的上升沿作用下实现移位,在CLK = 0 、清除端MR=1时,74LS164保持原来数据状态;MR=0 时,74LS164输出清零,其显示电路如3.5.3图。
图3-5 串行口扩展的4位LED显示电路其工作过程如下:80C51的串行口设定在方式0移位寄存器状态下,串行数据由P3.0发送,移位时钟由P3.1 送出。
在移位时钟的作用下,串行口发送缓冲器的数据一位一位地移入74LS164中。
4片74LS164 串级扩展为4个8 位并行输出口,分别连接到4个LED显示器的段选端作静态显示。
需要指出的是,由于74LS164 无并行输出控制端,因而在串行输入过程中,其输出端的状态会不断变化,造成不应显示的字段仍有较暗的亮度,影响了显示的效果。
以往的做法是在74LS164 的输出端加接4片锁存器或三态门,使移位寄存器串行输入数据时其输出端的变化不反映到LED上,待串行输入结束后再打开锁存器或三态门,将稳定的显示数据送给LED。
本设计电路的独特之处在于仅采用了1片三端可调稳压器LM317T,317T 的3、2 脚分别是电压输入、输出端,317T 的1脚是电压调整端,脚2输出电压随脚1电压而变化。
脚1与接地电阻之间并一个NPN 三极管,它的基极受P1.7 口线控制,串行输入时P1.7 口线为高电平,三极管饱和导通使317T 的脚1约为0.3 V,脚2输出电压随之下降到1.5 V,不足以使共阳极LED发光,故此时串行输入的影响不会反映到LED上;串行输入结束后,使P1.7口线为低电平,三极管截止,脚2输出电压因脚1电压增高便上升到2.0V使LED正常发光。