一种太阳能热水器半自动控制系统

孟祥晟

摘 要：本控制系统主要是通过智能压力变送器、智能数显表、电磁阀、继电器、热电阻，电加热器、按钮组成一种太阳能热水器半自动控制系统，解决了目前太阳能热水器的液位测量方式存在故障率高和价格高的问题，没有易损件，使用电器元件和仪表构成，有点电工基础的人都可以完成。

关键词：太阳能热水器半自动上水；太阳能热水器半自动加热；太阳能热水器半自动控制系统

中图分类号：TK513 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）21-0068-02

1 课题的产生

在现实生活中，太阳能热水器使用寿命长，费用低廉，得到广大人民群众的喜爱。有些家庭安装太阳能热水器的时候，太阳能热水器的自动控制器价格高，故障率也比较高，导致安装的比较少。在冬天洗澡時不知道水箱的温度，只能放水试试，看看能不能洗澡。非常不方便。洗完澡后要人为打开上水阀给太阳能上水，看到溢流管流水，再停止上水，如果忘记了，会浪费很多水。针对上述问题，我研究了“一种太阳能热水器半自动控制系统”。目前太阳能热水器的液位检测主要有两种方法，一种是电接点式液位计，将太阳能热水器的液位分段显示，0、1/4、1/2、3/4、1，无法连续显示太阳能热水器液位，目前大多数太阳能热水器的液位检测是采用电接点式液位计，优点是费用低，控制简单；缺点是受水质影响严重，易结水垢，水质比较好可以用一年左右，水质最好的可以使用3-5年；水质差的只有1-2个月，最短的只有10天。正常情况下，可以使用一年左右。虽然电接点式液位计缺点突出，但由于费用低，控制简单，是目前的主流。还有一种是采用磁浮子的方式连续测量液位，将磁浮子液位计安装在太阳能水箱内，但是由于水质问题，磁浮子固定杆表面容易形成水垢，最终水垢过多磁浮子位置无法随着液位的变化而变化，使液位显示不正常，需要周期性维护，而且磁浮子液位计费用高，无法大规模普及应用。太阳能热水器的水温测量采用热电阻测量，辅助加热采用电加热管加热的方式。水温控制采用数显表，热电阻，电加热管等组合实现。液位控制采用压力变送器配合数显表等实现。

2 原理分析

在太阳能热水器下水管上安装一台智能压力变送器，利用水的压力与液位的对应关系（1米水的压力等于9.8千帕的原理），将压力变送器与数显表配套使用，根据压力变送器的量程在数显表内设置相应的液位。测量压力变送器到太阳能水箱顶部的距离，再乘以9.8就是压力变送器的量程。将压力变送器的量程设置比太阳能水箱最高点的液位对应压力设定高20%，预防压力变送器超过量程报警，使液位显示异常。在数显表内部设置0-120对应压力变送器的零点和量程，在太阳能热水器液位显示100的时候是已经上满了，在数显表内部设置液位的上限报警点，利用报警点的通断控制上水。一般情况下上限报警点设定在95，防止水箱满了溢流。热电阻与数显表配套使用即可实现的显示水温。图1是太阳能热水器温度显示数显表，图2是太阳能热水器液位显示数显表，图3是详细说明，SXB1报警点对应水箱上限温度设定值，SXB2报警点对应是水箱的上限温度设定值，SXB3报警点对应水箱的液位上限设定值，SXB4报警点的液位比电加热管的位置低，SXB5报警点的液位比压力变送器的位置高，比SXB4的位置低。图4是太阳能热水器半自动控制系统的原理图，图5是太阳能热水器的管路连接图。太阳能热水器半自动控制系统的控制原理是在太阳能热水器的温度不够，需要加热的时候，按下SB1按钮，SXB4、SXB1处于闭合状态，KM1得电吸合，自锁，KM1常开触电闭合，SXB5处于闭合状态，EF得电，开始加热，当温度达到设定值时SXB1断开，KM1断电，SXB2闭合，延时继电器KT得电，KT常闭触点处于闭合状态，蜂鸣器得电报警，延时20S，KT常闭触点断开，蜂鸣器断电，报警停止，在太阳能热水器的液位低于SXB4时或SXB5时，加热控制回路断电，电热管不会干烧损坏。在洗澡时太阳能热水器的液位低于SXB5，加热控制回路也断电，保证洗澡时电加热不会启动工作，防止漏电伤人。当太阳能热水器需要上水的时候，按下SB2按钮，SXB3处于闭合状态，KM2得电，自锁，KM2常开触点闭合，电磁阀YV得电吸合，开始上水，当液位高于设定值时，SXB3断开，KM2断电，导致YV断电，停止上水。

3 测试及结论

对太阳能水箱热水器半自动上水及半自动加热控制系统进行测试，半自动上水，半自动加热系统实验过多次，达到预期的效果。特别是液位的准确、稳定的测量解决了目前各种太阳能水箱液位检测方式缺陷。本作品可操作性强，稳定可靠，达到预期效果。

4 创新点

利用一些简单的电器元件和数显表就实现了太阳能水箱半自动上水的及半自动加热的功能。解决太阳能水箱的液位不能长期稳定测量、故障率高和价格高的问题，没有易损件，使用电器元件和仪表构成，有点电工基础的人都可以完成。水温控制数显表，热电阻，电加热管等组合实现。液位控制称量采用压力变送器配合数显表实现。

5 市场前景

本系统解决了目前太阳能热水器的液位测量方式存在故障率高和价格高的问题，没有易损件，使用电器元件和仪表构成，有点电工基础的人都可以完成。并且利用智能压力变送器、智能数显表、电磁阀、继电器、热电阻，电加热器、按钮实现了太阳能热水器的半自动上水，半自动加热的功能，解决了太阳能热水器上水必须有人监控，在溢流管流水时再停止上水的问题，如果忘记了，会浪费很多水。解决了冬天洗澡时不知道水箱的温度，只能放水试试，看看能不能洗澡，非常不方便。