太阳能热水器上水半自动控制

2018-03-21宋晓伟孟惠周永军

电子技术与软件工程 2018年2期

宋晓伟孟惠周永军

摘要目前，市场上太阳能热水器具有故障率高，结构复杂等问题。这里设计一种纯机械式太阳能上水半自动控制装置，内部采用触动控制装置，解决了其他上水装置存在可靠性差、寿命短的问题。实现故障率降低，寿命大大增长的目标，具有较强的可靠性和适应性，可以运用于不同的领域。

【关键词】太阳能热水器上水半自动控制

太阳能热水器是利用太阳能来进行加热的热水器，因为无污染、方便、成本低等特点，普及率越来越高。太阳能热水器已经了机械手动式、半自动电动式、全自动电动式。

机械手动式在需要上水时手动打开上水阀门，当回水管有水溢出后方才知道水箱已经上满水，需要手动关闭上水阀门。优点是结构简单，节约能源，故障率低。缺点是需要人为观察水满信号，水压力小，水量小，中午不能上水，否则会爆管。上水过程中如果忘记关闭上水装置将会造成水资源的浪费以及其他方面的经济损失。

半自动电动式是手动接通电路后，电磁阀自动开启上水，当水箱水位达到需要高度时电磁阀门自动关闭停止上水。使用过程中打开控制器时显示水位，若水位不足会蜂鸣提示，自行通过手控阀门上水。优点是有效解决了全自动控制方式中电能的浪费。缺点是故障率高及寿命短的问题依然存在。

全自动电动式是由单片机和各种传感器组成的自动控制上水装置。此种上水装置的优点是进行一系列自动控制，无需人为干涉。缺点是安装复杂，容易受到恶劣环境的影响，室外维护较麻烦，故障率高，电能消耗量大。

1 机械构造

图1为太阳能热水器半自动上水装置的手动控制部分，是太阳能热水器上水装置中最为重要的一部分，它决定着什么时候上水。图中转轴和转动手柄、复位弹簧、通孔、上水管路、回水存储腔、出水孔、压力圆片、定位栓等其它部分紧密相连构成一个整体。通孔开与关的状态是由转动手柄和定位栓进行控制的，当需要上水时转动转动手柄，转轴带动定位栓与通孔旋转90度，通孔使上水管路接通，上水管路持续上水，当水箱水满后，回水管路水压力迫使回水存储腔的定位栓脱离滑槽斜面，在复位弹簧的带动下通孔脱离原先位置，上水流程结束。

2 控制原理

当我们需要上水的时候，用手扭动上水手柄90度，复位弹簧被带动，产生一定的扭力，转轴带动通孔和定位栓旋转90度，定位栓与滑槽斜面保持了通孔位置的稳定，通孔使上水管路接通，通孔位置的稳定状态保证了稳定的上水过程。当太阳能热水器水箱中的水上满后，溢流回水的水压迫使回水存储腔中的定位栓脱离滑槽斜面，转轴上的通孔在复位弹簧的扭力带动下关闭上水管路，转动手柄复位，复位弹簧恢复到停止上水时的稳定状态，此时出水口与回水管路出水口接通，回水存储腔聚集的回水从回水管路出水口中排出。这样一来，上水时仅需要一个手动打开阀门的动作，而水上满后阀门则自动关闭，完成整个上水过程。

3 结果分析

太阳能上水器半自动控制装置由手动控制开始上水操作，到触动控制装置完成自动关水操作。因为每个太阳能的大小和使用范围不一样，导致设计的时候太阳能水箱有大有小，太阳能真空管的根数有多有少，以及每个用户安装的高度不同，致使太阳能上水器上水到水滿的时间也不同。设计的太阳能上水器半自动控制装置是在上几代装置上进行改良，在现有技术基础上研制一种既节能又方便可靠的太阳能上水控制装置，采用纯机械结构实现手动上水和自动断水。不需要使用电源来控制太阳能热水器控制器来控制上水和断水，利用回水腔产生的压力来控制回水的自动关断功能。整个机械装置密闭在壳体内，与上水管道联通，包括上水阀门、溢流回水排水孔，即一体化实现上水、关水、回水排水的全部功能。没有了传感器信号的采集、数据的处理和驱动电路的控制使得该装置可靠性大大提高，可以将整个机械装置集成在一起易形成产品，适用性广、可靠性号，性价比高。

参考文献

[1]太阳能热水器上水半自动控制装置（ZL.200810231979.8），2010.

[2]孟惠.一种实用新型阳光自动跟踪系统[J].光电子技术，2014.

[3]李维华.智能型太阳控制系统的研制[J].新能源，2000.

[4]王长贵.世界光伏发电技术现状和发展趋势[J].新能源，2000.

[5]殷为民.太阳能水温水位仪[J].家用电子，1999.

[6]徐龙坤.辅助加热式太阳能热水器[J].家用电器，1997.

[7]刘英杰.水位检测系统设计[J].信息技术，2008.

作者简介

宋晓伟（1995-），男，陕西省宝鸡市人。大学本科学历。咸阳师范学院物理与电子工程学院。电气工程及其自动化专业。

孟惠（1979-），女，硕士，咸阳师范学院物理与电子工程学院讲师。智能控制专业。

周永军（1976-），男，博士。咸阳师范学院物理与电子工程学院副教授。电磁场和微波技术专业。