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解決方案

太陽能熱水器控制器解決方案

作者:    發布時間:2017-09-21    點擊次數:0次

 

引言

隨著太陽能熱水器的迅速推廣,太陽能熱水器已經開始走進千家萬戶,與此同時,廣大消費者對太陽能熱水器特別是太陽能熱水器控制器的智能化程度、穩定的性能、使用方便的呼聲也越來越高,這使得商家為了使自己的產品能夠在市場上立足并長遠發展,在不斷的加大力度滿足消費者的需求,同時又為了在激烈的市場競爭中能夠進一步擴大市場份額,這使得降低產品成本成了他們關心的話題。下面本文將介紹基于中穎電SH79F083的低成本、高性能、全自動的太陽能熱水器控制器方案。

本方案采用中穎芯片SH79F083作為主控單元,實現水位水溫檢測與控制、自動上水、電輔助加熱和電解凍等功能。整機采用LED顯示,按鍵分智能、加熱、解凍、上水共四鍵輸入, 操作簡單, 穩定可靠,性價比高。
SH79F083芯片特點

基于8051兼容流水指令的8位單片機,在同樣振蕩頻率下,較之傳統的8051芯片它有著運行更快速的優越特性,一個震蕩周期。外建低頻32.768kHz晶振, 內建高頻16.6MHzRC(±2%),高低頻時鐘可通過指令自由切換。

存儲資源:具有8KFlash程序存儲器,內部256字節和外部256字節,集成片上512字節類EEPROM存儲空間。

I/O端口:共18個雙向I/O端口,分四種端口模式,即準雙向模式,推挽輸出模式,僅輸入模式,開漏輸出模式。推挽輸出模式灌電流均可達到25mA以上,且18個雙向I/O端口可作為第二或者第三特殊功能。

基本功能:兩個16位定時器/計時器T0和T1,可兼容8052芯片的16位定時器/計數器T2, 1個UART和外置中斷INT0,INT1,INT2, 內建低電源電壓檢測LPD和低電壓復位LVR,8通道10位ADC, 一個8位PWM定時器和內建看門狗定時器,兩種低功耗省電模式。

系統方案設計

基本功能基于SH79F083的太陽能熱水器控制器方案主要實現水位水溫信號的采集與顯示,并通過外圍鍵盤實現智能控制。

1. 水位與溫度信號的采集與顯示:該方案的信號采集采用SH79F083內部集成10位ADC功能,將傳感器模擬信號轉換為數字信號,MCU通過對數字信號進行處理轉換為水位和溫度數值進行顯示。
2. 智能控制:根據當前的水位,水溫,可通過鍵盤實現手動上水和電輔助加熱,若天氣寒冷管道被凍住,可按鍵實現電熱帶解凍。若想方便快捷操作可通過鍵盤設置為智能控制模式,當水位低時,發出報警信號并實現自動上水,水位高時發出報警信號并自動關閉上水電磁閥;當水溫高時,發出報警信號自動上水,降低水溫,水溫低時,發出報警信號并自動啟動電輔助加熱裝置至設定溫度,若當前水位低于最低水位或者當前水位和水溫都為最高時,電輔助加熱裝置自鎖,避免空燒和過燒。

硬件設計:

整個方案以SH79F083為核心,系統總體框圖如圖1所示。

信號線與電源線的防雷設計

對信號線和電源線的防雷要想達到可靠的防雷保護,除了所有的電輔助加熱,水溫,水位的線路采用屏蔽金屬和外套鐵管接地外,還要在控制器的每根外接線路的端口制器時,防雷器件開始工作,把感應電流引入地線,從而保證控制器和室內電源的安全。本方案采用4芯信號線傳感器,每條傳感線對地連接一個氣體放電管,且輸入端串聯1K歐姆電阻,電源端采用壓敏電阻進行泄壓保護。如下圖2所示。

軟件設計:

本文僅列出主流程,如圖3所示:

方案設計注意事項:

太陽能熱水器大多數安裝在建筑物較高的位置上,一旦遇到惡劣天氣,雷電交加,云層對地放電,熱水器首當其沖,容易被擊中,而水溫水位傳感器置于熱水器水箱中,熱水器一旦遭到雷擊,雷擊電磁脈沖直接通過信號線引入到室內太陽能控制器,如果控制器的信號線沒有做好防雷措施,控制器必定遭到雷擊損壞,因此,設計時必須引入防雷電路。

 

 

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