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济南铁道职业技术学院
毕业论文
题目：太阳能热水器
智能控制器的设路及要求
1 本设计的目的和意义
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。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。
2 设计要求和目的：
（1）掌握太阳能热水器的工作原理及实现控制方法；
（2）太阳能热水器水位的检测和显示；
（3）太阳能热水器温度的检测和显示；
（4）太阳能热水器水温的设定和电加热器的控制；
（5）太阳能热水器上水水位的设定和控制；
<6）编写控制流程图及单片机控制程序
3 本设计实现思路及方法
水位由潜入储水容器不同深度的水位电极和潜入容器底部的公共电极 <导线）检测；并由四个绿色 LED发光二极管显示：若无水则绿灯不亮；若有四分之一储水箱的水亮一盏绿灯；通
过观察绿灯点亮的数量可识别水位的高低，这里取 5 段显示，也可根据需要进行增减。
水温由四个 LED数码管显示，前三个数码管显示的为温度最后一个数码管我们只用到了四
段码显示为温度的符号 C，水温有效值最多可显示为 ℃。
第三章. 硬件设计
1 控制系统组成及工作原理
系统组成：如图 3-1 所示，本系统主要由控制器、自动控制阀、手动控制阀、水位检测电极、水温检测传感器、电阻加热丝、储水箱等组成
控制器：主要通过里面的电磁阀控制 YV1和 YV2的通断，控制水温检测传感器检测水温、控制水位检测传感器检测水在水箱中的位置以及控制电阻加热丝加热。
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自动控制阀：主器控制，当水箱中的度大于所设置的温度就自动打开往水箱中上到上一个目标水位手动控制阀：当自动可以通过手动阀进行
水位检测电极：测水箱中水的位置，分成四等分，一共有接地的电极放在最水下，其余分别放在四比如当水箱中的水在第二等分之间，则显四分之一的水，当超分，则显示二分之一
水温检测传感来检测水箱中水的实
电阻加热丝：主水箱中水，使其达到的温度。

要通过控制
水的实际温
时，自动阀
上水，直到
为止。
阀损坏时，
上下水。
主要用来检
主要把水箱
五个电极，
箱的最底
等分点上，
第一等分和
示水箱中有
过第二等
的水。
器：主要用
际温度。
要用来加热
图 3-1 系统组成示意图
用户所需要
图 2-1 系统组成示
太阳能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
意图
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
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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