太阳能热水器上水控制器

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。

三、控制软件设计主程序流程图如图3所示。子程序流程图如图4所示。主程序首先完成串行口、定时器、

中断源的初始化，设置初始运行参数、开中断，然后循环读取键盘状态、检测系统是否漏电。一旦检测到系

统漏电，进行声音和显示报警，将所有执行机构断电；若系统不漏电则根据存储的键盘状态和检测的水温、

水位等状态信号进行相应得处理并等待中断服务程序的执行。系统正常控制时，首先显示水温和水位，若检

测到水流开关打开用水时，自动断开上水阀和电加热体电源，即实现水电联动，用水停电。当检测到水位过

低时打开电磁阀上水；到达最高水位后，自动关闭电磁阀。在水位超过第二档时，将检测的实际水温与设置

水温进行比较，若实际水温低于设置水温，则加热体通电进行辅助电加热；若实际水温高于设置水温时，切

断加热体电源；若检测到水位低于第二档，不管设置温度高低，总是停止加热，以防止加热体干烧。