太陽能熱水器水位控制電路設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>  電子信息工程</b></p><p>  太陽能熱水器水位控制電路設(shè)計(jì)</p><p><b>  前言</b></p><p>  隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,人們對于能源的利用率越來越高,太陽能就是

2、其中最無償且最環(huán)保的一種,怎么樣合理、高效、最大范圍地利用太陽能已經(jīng)成為21世紀(jì)最炙手可熱的研究之一。太陽能熱水器是其中應(yīng)用范圍最廣的一種途徑,但隨著太陽能熱水器的迅速推廣,太陽能熱水器環(huán)保、省電、安全等優(yōu)勢深受消費(fèi)者喜愛,廣大消費(fèi)者對太陽能熱水器特別是太陽能熱水器控制系統(tǒng)的要求也越來越高了,很多國內(nèi)外太陽能熱水器商家為了使自己的產(chǎn)品能在市場上有一席之地,在不斷提高太陽能熱水器性能的同時(shí),也不斷加大力度滿足消費(fèi)者對于太陽能使用方便的要求

3、,于是太陽能熱水器的智能化程度也一年比一年高。但是大部分太陽能熱水器還是存在著使用不便和小毛病多等問題,歸根到底還是技術(shù)水平低同時(shí)廠家為了以低成本創(chuàng)造高效益的目的下造成的[1]。</p><p>  太陽能熱水器的水位監(jiān)測太陽能熱水器整個(gè)系統(tǒng)的核心裝置,水位控制系統(tǒng)的核心部位是水位傳感器。水位傳感器作為太陽能熱水器電子控制系統(tǒng)中的感覺器官,承載系統(tǒng)的信息源,在太陽能熱水器的多功能化和智能化方面具有舉足輕重的地位[

4、2]。 </p><p>  水位傳感器在太陽能熱水器的應(yīng)用中由于受到惡劣使用環(huán)境的影響,一直很難保證長期可靠地運(yùn)行,在自身質(zhì)量方面都飽受詬病。一直以來很多廠家雖然也研制了多種水位測量的傳感器,但基本都是治標(biāo)不治本。在國內(nèi),傳感器技術(shù)水平的低下,已成為影響太陽能熱水器行業(yè)發(fā)展的最大的挑戰(zhàn)[3]。對此我們認(rèn)為,只有準(zhǔn)確找到問題所在,進(jìn)行仔細(xì)分析,認(rèn)真總結(jié),做到有的放矢,同時(shí)利用適合的水位傳感器技術(shù),才能達(dá)解決各種疑

5、難雜癥,制造出符合現(xiàn)代人需求的太陽能熱水器[4]。</p><p><b>  主題</b></p><p>  太陽能熱水器作為普及率很高的民用產(chǎn)品,再考慮到電子控制系統(tǒng)的制造的成本,一直以來那些價(jià)格相對低廉、制作相對簡單的電極式水位傳感器長期被眾多熱水器生產(chǎn)廠家所采用,但這些傳感器技術(shù)水平,且大都存在著許多大致命的、無法改善的短板[5]。</p>&

6、lt;p>  本設(shè)計(jì)跟隨科技應(yīng)用前沿,根據(jù)他人的論文資料及市場現(xiàn)有太陽能熱水器產(chǎn)品模型,再加上自己的創(chuàng)意,設(shè)計(jì)出了一套更適用于的太陽能熱水器水位控制系統(tǒng)。本套太陽能熱水器的水位控制系統(tǒng)本身智能化程度高[6],并且對成本的要求不高,是一套很不錯(cuò)的太陽能水位(熱水器)控制系統(tǒng)。</p><p><b>  一.關(guān)于傳感器問題</b></p><p>  水位測量的工

7、作由熱水器中的水位傳感器來完成。目前,市場上主要水位傳感器有以下幾種:</p><p>  1. 渦流計(jì)量式傳感器</p><p>  基本工作原理是利用水流推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而產(chǎn)生脈沖信號, 再由單片機(jī)計(jì)算出水箱中的水量。但是這種傳感器在受到葉輪的惰性、啟動(dòng)水流太小等不良市場反應(yīng)后,投入市場后不久就被棄用了。</p><p>  2. 內(nèi)置浮子式傳感器[7]</

8、p><p>  內(nèi)置浮子式傳感器是現(xiàn)在市場上被使用比較多的水位傳感器,其工作的原理是利用磁性的浮子隨水面的上升(下降)使測量管中的干簧管通斷從而產(chǎn)生信號, 再顯示出水箱中水量的有多少。這種內(nèi)置浮子式傳感器傳感器在開放式液位測量與控制中應(yīng)用比較多, 但在熱水器中應(yīng)用不是很理想。首先因?yàn)檫@種傳感器需垂直安裝, 由于太陽能熱水器水箱是全封閉的, 使傳感器安裝難度較大,所以垂直安裝的難度不言而喻了。其次由于熱水器水箱溫度較高

9、,高溫度會(huì)析出一定水垢,水垢很可能將浮子卡死, 導(dǎo)致測量失準(zhǔn),所以用于太陽能傳感器也不太理想。</p><p>  3. 外置浮子式傳感器</p><p>  外置浮子式傳感器的應(yīng)用雖然成功解決了水垢吸附表面及安裝難的缺點(diǎn), 但在測量筒中出現(xiàn)了黏性且潮濕物質(zhì), 容易粘住浮子而使測量失準(zhǔn)。所以從實(shí)際使用效果出發(fā)來看, 也不是很理想。</p><p>  4. 排阻分檔

10、鍵盤式水位傳感器[8]</p><p>  一種類似鍵盤電路的分檔水位傳感器工作原理大致是分別用5根銅針分別置于水箱內(nèi)的四種不同高度的位置。銅若針不接觸水面,其輸出為高電平;若銅針與其對應(yīng)水面接觸時(shí)則輸出為低電平,輸出接至電子開關(guān),經(jīng)過CD4069反向并經(jīng)74LS244驅(qū)動(dòng)后分別接到89S52的 P1.0~P1.3引腳。單片機(jī)對這些引腳進(jìn)行判斷后 ,顯示相應(yīng)的水位值。顯示共分4檔 ,每檔為滿水位的20% 。用了這

11、種方法可以省去了傳統(tǒng)的 A/D轉(zhuǎn)換器步驟,成本也降低。不過也有個(gè)缺點(diǎn)就是精度不高。[9]</p><p>  5.RC充放電式水位傳感器[10]</p><p>  這種電路資料較少,本設(shè)計(jì)就是利用該傳感器來設(shè)計(jì)的。傳感器外很形很普通,該傳感器一共只有兩個(gè)端口,第一個(gè)端口是公共水位,第二個(gè)端口是實(shí)際水位端口。觀察傳感器可知水位傳感器有5個(gè)與水接觸點(diǎn),測量不同水位時(shí)公共和水位端口之間的電阻,

12、經(jīng)過一系列計(jì)算得出水位的高度。[5]</p><p>  從各方面看RC充放電水位傳感器都是最理想的。</p><p>  二.關(guān)于自動(dòng)上水的問題</p><p>  實(shí)際上目前太陽熱水器生產(chǎn)廠家真正能配備自動(dòng)上水器的很少,大體是因?yàn)槭沁@些年自動(dòng)上水器質(zhì)量不過關(guān),而質(zhì)量不過關(guān)的首要原因是傳感器容易生水垢,導(dǎo)致上水器失靈,電磁閥長期受水質(zhì)、沙土的影響,壽命不長,再加上

13、很很大一部分安裝人員電工知識(shí)淡薄,安裝過程中不規(guī)范導(dǎo)致故障,因此上水器用不了多少時(shí)間就失靈了,給用戶太多的麻煩。這也給熱水器生產(chǎn)廠家聲譽(yù)造成了不好的影響。所以太陽熱水器生產(chǎn)廠一般不會(huì)選擇安裝自動(dòng)上水器的。所以有廠家在電磁水閥的進(jìn)、出水口端加濾水網(wǎng)過濾水中鐵屑、泥沙等雜質(zhì),另外還改善了元件和材料,所以電器性能也大大提高,壽命可以達(dá)到10萬次 即10 年以上。由此提高了自動(dòng)上水器的元件的可靠性。[11]</p><p&g

14、t;  三、單片機(jī)在水位監(jiān)測中的應(yīng)用</p><p>  目前市面上已經(jīng)有比較成熟的全自動(dòng)熱水器的產(chǎn)品了[12],但是基于成本等方面的考慮一般都是用基本的模擬電路來工作,這樣的缺點(diǎn)是顯而易見的,就是理論和實(shí)際用距離。我的文章主要介紹利用單片機(jī)進(jìn)行水位控制的工作原理與設(shè)計(jì),主要采用單片機(jī)來進(jìn)行控制基于數(shù)字電路的全自動(dòng)熱水器,工作可靠,還能進(jìn)行功能擴(kuò)展。如:接上定量溫度控制電路,接上溫度顯示電路,接上水位顯示電路等等

15、器件就能擴(kuò)展熱水器的功能和提高熱水器的性能,也讓熱水器非常人性化。[13]</p><p>  以上是本人在該設(shè)計(jì)前所做的功課,通過查閱相關(guān)資料及閱覽相關(guān)書籍與期刊、論文而提煉的信息。這使我對傳感器發(fā)展史和結(jié)構(gòu)和原理有了一定的了解,參考了很多他人的文章了也給了我很多啟發(fā),為之后的設(shè)計(jì)開始做了充分的準(zhǔn)備。</p><p><b>  總結(jié)</b></p>

16、<p>  既然選定了所要的水位傳感器的和各個(gè)元器件,初步的方案也確定了,接下來就要開始自己論文的攥寫[14]。通過對太陽能熱水器水位監(jiān)測傳感器有關(guān)文獻(xiàn)的查閱,不僅了解很多傳感器、單片機(jī)等學(xué)科的知識(shí),而且對于實(shí)際設(shè)計(jì)中要注意的地方也獲得了不少的收獲,豐富了我與本次設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容。也多方面的了解了它的發(fā)展史以及一些它的發(fā)展前景[15],感受到了21世紀(jì)電子技術(shù)發(fā)展的快速需求。隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,太陽能熱水器的前景,更遠(yuǎn)的說就

17、是太陽能的進(jìn)一步應(yīng)用肯定會(huì)越來越多、越來越廣。</p><p><b>  [參考文獻(xiàn)]</b></p><p>  [1]沙占友,王彥朋.單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)[M]:電子工業(yè)出版社,2003.</p><p>  [2]袁小平.一種智能型太陽能熱水器控制器的研制[M]. 江蘇煤炭,2002.</p><p>  [3]康

18、華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].第四版.高等教育出版社,1999.</p><p>  [4]張毅剛,彭喜元,彭宇..單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].高等教育出版社,2010.</p><p>  [5]李剛.51系列單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用技巧[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.</p><p>  [6]51單片機(jī)應(yīng)用從零開始[M].清華大學(xué)出版社,2001&

19、lt;/p><p>  [7]李小鵬.基于單片機(jī)的風(fēng)扇自動(dòng)控制系統(tǒng)[D].孝感學(xué)院:葉建勇,2006.</p><p>  [8]周潤景,徐宏偉,丁莉.單片機(jī)電路設(shè)計(jì)、分析與制作[M].機(jī)械工程出版社,2008</p><p>  [9]周潤景,徐宏偉,丁莉.單片機(jī)電路設(shè)計(jì)、分析與制作[M].機(jī)械工程出版社,2008</p><p>  [10]

20、劉潤華,劉立山. 模擬電子技術(shù)[M].石油大學(xué)出版社,2003. </p><p>  [11]唐瑩.單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)[M].北京大學(xué)出版社,2008</p><p>  [12]潘新民,王芳燕.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社,2003</p><p>  [13]楊玉昆.一種用于心電顯示與分析系統(tǒng)的LCD監(jiān)測器的研制[J].中國醫(yī)療器械雜

21、志,1999</p><p>  [14] Sudath R, Munasinghe. Adaptive Neurofuzzy Controller to Regulate UTSG Water Level in</p><p>  Nuclear Power Plants[J]. Nuclear Science, 52, pp. 421-429 ,2005</p><

22、p>  [15] Sandrine CLAQUIN, Alain CARRIERE, Franqois ROCARIES. Modelling and Application of Adaptive Control to a Gas Heater. The 3rd IEEE Conference on Control Applications(CCA'94), Glasgow (U.K), 1994.</p>

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