專利名稱:一種太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)能控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)能控制器，包括主控制板、液晶顯示操作板、溫度傳感器、液位傳感器、太陽能輻照度傳感器；所述的主控制板采用SPI總線的方式與液晶顯示操作板相連接，溫度傳感器、液位傳感器、太陽能輻照度傳感器分別與主控制板上相應(yīng)的傳感器接口相連接。本實(shí)用新型具有速度快、效率高、功耗低等特點(diǎn)；對(duì)多路溫度、液位的同時(shí)測(cè)量，能夠保證實(shí)時(shí)同步性。
【專利說明】一種太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)能控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)能控制器，主要用于太陽能熱水工程現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)、控制以及數(shù)據(jù)上傳存儲(chǔ)與分析，是一種運(yùn)行高效、功能齊全的太陽能熱水系統(tǒng)控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽能作為無污染的清潔綠色能源，是實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”的有效手段，隨著政府對(duì)節(jié)能減排的重視程度日漸上升，以及鼓勵(lì)太陽能熱利用發(fā)展的政策相繼出臺(tái)，使得太陽能熱水系統(tǒng)工程市場(chǎng)得到了迅速地發(fā)展。
[0003]太陽能熱水工程要遠(yuǎn)比家用太陽能熱水器復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性要求很高，并且需要對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障問題及時(shí)進(jìn)行維護(hù)與處理。同時(shí)在能源日趨緊張的今天，更加需要充分利用好太陽能以減少輔助能源的投入，這對(duì)控制器的性能提出了較高的要求，因此具有一款人機(jī)交互簡(jiǎn)便、控制方法優(yōu)異、節(jié)能效果顯著的太陽能控制器顯得尤為重要。目前，國(guó)內(nèi)的大部分太陽能熱水系統(tǒng)控制器出現(xiàn)了界面不友好、操作不簡(jiǎn)易、控制不精良、維護(hù)不方便、適用領(lǐng)域狹小、節(jié)能效果不明顯等缺點(diǎn)，難以得到廣大用戶的認(rèn)可。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有太陽能熱水系統(tǒng)控制器存在的不足，本實(shí)用新型利用新的技術(shù)研制一種應(yīng)用于國(guó)內(nèi)太陽能熱水工程市場(chǎng)且集溫度測(cè)量、液位測(cè)量、太陽能輻照度測(cè)量、用戶參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)顯示、控制狀態(tài)輸出、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、歷史數(shù)據(jù)查詢與上傳功能于一體的節(jié)能控制器，從而有效地解決太陽能熱水系統(tǒng)現(xiàn)存的控制問題。
[0005]一種太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)能控制器，包括主控制板、液晶顯示操作板、溫度傳感器、液位傳感器、太陽能輻照度傳感器；所述的主控制板采用SPI總線的方式與液晶顯示操作板相連接，溫度傳感器、液位傳感器、太陽能輻照度傳感器分別與主控制板上相應(yīng)的傳感器接口相連接。
[0006]所述的主控制板包括微處理器模塊、通信模塊、模擬量采集模塊、開關(guān)量輸出模塊、電源模塊、外部FLASH存儲(chǔ)模塊；
[0007]微處理器模塊通過普通1 口分別與模擬量采集模塊、通信模塊、開關(guān)量輸出模塊；通過SPI總線與外部FLASH存儲(chǔ)模塊，電源模塊給各個(gè)模塊供電。
[0008]液晶顯示操作板包括LED指示燈、與主控制板連接的接口、液晶顯示屏和輸入模塊，所述的輸入模塊、液晶顯示屏、LED指示燈分別通過與主控制板連接的接口與主控制板連接。
[0009]本實(shí)用新型采用專為低功耗設(shè)計(jì)的32位微處理器和24位高精度的AD轉(zhuǎn)換器，選用低功耗的芯片和特有的優(yōu)化控制方法，與現(xiàn)有的控制器相比，具有速度快、效率高、功耗低等特點(diǎn)；對(duì)多路溫度、液位的同時(shí)測(cè)量，能夠保證實(shí)時(shí)同步性；控制器中加入太陽能輔助度的測(cè)量為控制方法提供了預(yù)測(cè)，能夠以最大限度地利用太陽能集熱；控制器能夠自動(dòng)完成各傳感器信號(hào)采集，并根據(jù)環(huán)境溫度、太陽能輻照度以及用戶設(shè)置的目標(biāo)溫度和液位，自動(dòng)控制冷水補(bǔ)水量和輔助能源的開啟時(shí)間，以最大限度利用太陽能集熱，達(dá)到節(jié)能的目的；液晶顯示屏帶有屏保顯示功能，節(jié)約了電能的消耗；USB通訊接口與上位機(jī)的監(jiān)控分析軟件相連，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制與分析；控制器界面友好，設(shè)置簡(jiǎn)單，操作方便，符號(hào)清晰，能夠自動(dòng)控制冷水補(bǔ)水量和輔助能源的開啟時(shí)間；并且在上傳數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)入相應(yīng)的界面，提示當(dāng)前的操作。

【附圖說明】

[0010]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本實(shí)用新型中主控制板的模塊示意圖。
[0012]圖3為本實(shí)用新型中液晶顯示操作板的模塊示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0014]如圖1所示，一種太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)能控制器，包括主控制板1、液晶顯示操作板2、溫度傳感器3、液位傳感器4、太陽能輻照度傳感器5 ;主控制板I采用SPI總線的方式與液晶顯示操作板2相連接，主控制板I實(shí)現(xiàn)所有的控制功能，液晶顯示操作板2負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的顯示、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、與主控制板間通信；各個(gè)測(cè)量傳感器與主控制板I上的傳感器接口相連接，包括溫度傳感器3、液位傳感器4、太陽能輻照度傳感器5 ;溫度傳感器3采用NTC熱敏電阻，完成多路溫度的測(cè)量；液位傳感器4采用壓力式液位傳感器，完成多路液位的測(cè)量；太陽能輻照度傳感器5完成太陽能輻照度的測(cè)量。
[0015]如圖2所示本實(shí)用新型中主控制板包括微處理器模塊1-1、通信模塊1-3、模擬量采集模塊1-2、開關(guān)量輸出模塊1-4、電源模塊1-5、外部FLASH存儲(chǔ)模塊1_6。微處理器模塊1-1分別與模擬量采集模塊1-2、通信模塊1-3、開關(guān)量輸出模塊1-4、電源模塊1-5、外部FLASH存儲(chǔ)模塊1-6相連接；微處理器模塊1-1通過1 口向開關(guān)量輸出模塊1_4輸出開關(guān)量控制信號(hào)，向通信模塊1-3發(fā)送數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)信息，接收模擬量采集模塊1-2的數(shù)據(jù)輸入，接收通信模塊1-3的用戶參數(shù)設(shè)置，接收電源模塊1-5的電源輸入，通過SPI總線與外部FLASH存儲(chǔ)模塊1-6進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與讀取。
[0016]所述微處理器模塊1-1使用32位低功耗微處理器芯片和電阻、電容、晶振共同構(gòu)成最小系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)提取與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析與計(jì)算、控制策略的運(yùn)行與處理，將得到的運(yùn)行狀態(tài)通過通信模塊送到液晶顯示操作板實(shí)時(shí)顯示，送到開關(guān)量輸出模塊用于信號(hào)的輸出控制，同時(shí)將接收到的測(cè)量數(shù)據(jù)和運(yùn)行的狀態(tài)信息通過通信模塊發(fā)送給上位機(jī)做進(jìn)一步的處理；能夠接收用戶設(shè)置的參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互；能夠處理多種異步操作、中斷與異堂巾O
[0017]所述模擬量采集模塊1-2，采用多路高精度24位增益可控采集芯片，用磁珠進(jìn)行模數(shù)隔離，該模塊使用溫度傳感器分別對(duì)熱水系統(tǒng)中的環(huán)境溫度、集熱器出口溫度、熱水回水溫度、水箱溫度進(jìn)行測(cè)量，使用液位傳感器對(duì)水箱液位進(jìn)行測(cè)量，使用太陽能輻照度傳感器對(duì)太陽能輻照度進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號(hào)，再經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，最終傳輸給微處理器模塊進(jìn)行處理。
[0018]所述通信模塊1-3，實(shí)現(xiàn)主控制板與液晶顯示操作板間的信息傳遞，同時(shí)包含USB接口，將USB作為虛擬串口進(jìn)行通信，該模塊實(shí)現(xiàn)主控制板與液晶顯示操作板間的信息交流，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信，將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)運(yùn)行的各種狀態(tài)上傳到上位機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)與查詢以及進(jìn)行更復(fù)雜的處理。
[0019]所述開關(guān)量輸出模塊1-4，采用多路繼電器輸出，該模塊將微處理器運(yùn)行的開關(guān)量控制信號(hào)進(jìn)行輸出，以此來控制熱水系統(tǒng)中各種泵與閥門的啟停。
[0020]所述電源模塊1-5，采用三端穩(wěn)壓芯片及相應(yīng)由電阻電容構(gòu)成的電源濾波網(wǎng)絡(luò)，采用外接適配器供電的方式為控制器進(jìn)行供電。
[0021]所述外部FLASH存儲(chǔ)模塊1_6，基于SPI總線的通信方式與微處理器模塊1_1相連接，用來存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)、運(yùn)行的狀態(tài)信息和用戶的設(shè)置參數(shù)。
[0022]如圖3所示本實(shí)用新型中液晶顯示操作板包括LED指示燈1、與主控制板連接的接口 2、液晶顯示屏3、和輸入模塊，所述的輸入模塊上設(shè)有操作按鈕4、操作按鈕5、操作按鈕6、操作按鈕7。操作按鈕4、5、6、7通過與主控制板連接的接口 2與主控制板進(jìn)行通信。
[0023]所述LED指示燈I用于標(biāo)示控制器是否開啟。
[0024]所述與主控制板連接的接口 2實(shí)現(xiàn)液晶顯示操作板與主控制板的相互間通信。
[0025]所述液晶顯示屏3用于顯示測(cè)量數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息、系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)，該模塊接收來自主控制板的控制信號(hào)，將這些控制信號(hào)進(jìn)行解析處理，并驅(qū)動(dòng)顯示屏輸出系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息，包括熱水系統(tǒng)管路循環(huán)圖、環(huán)境溫度、集熱器出口溫度、水箱溫度、熱水回水溫度、水箱液位、太陽能輻照度、集熱器循環(huán)泵運(yùn)行狀態(tài)、熱水供水泵運(yùn)行狀態(tài)、冷水補(bǔ)水閥開關(guān)狀態(tài)、回水電磁閥開關(guān)狀態(tài)、輔助能源運(yùn)行狀態(tài)；顯示屏還具有屏保功能，節(jié)約控制器的電能損耗。
[0026]所述操作按鈕中左鍵4用于在用戶參數(shù)設(shè)置中向前選擇或者對(duì)參數(shù)值進(jìn)行減I操作；右鍵7用于在用戶參數(shù)設(shè)置中向后選擇或者對(duì)參數(shù)值進(jìn)行加I操作；設(shè)置鍵5用于對(duì)控制器中各項(xiàng)用戶參數(shù)的設(shè)定；左右翻頁鍵6用于切換不同的顯示頁面。用戶能夠通過它隨時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，調(diào)整控制器的工作狀態(tài)，使控制器工作在用戶期望的狀態(tài)，包括集熱循環(huán)水泵控制參數(shù)設(shè)置、熱水供水溫度和時(shí)間設(shè)置、熱水回水溫度和時(shí)間設(shè)置、水箱溫度和液位設(shè)置、輔助能源啟動(dòng)設(shè)置、冷水補(bǔ)水液位控制設(shè)置、用戶目標(biāo)溫度和液位設(shè)置。
[0027]啟動(dòng)控制器時(shí)，其處于熱水系統(tǒng)管路循環(huán)圖界面，LED指示燈開始閃爍，表明此時(shí)控制器處于運(yùn)行狀態(tài)。操作左右翻頁鍵可以切換不同的頁面，可以顯示的頁面有熱水系統(tǒng)管路循環(huán)圖、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息界面、用戶參數(shù)設(shè)置界面、歷史數(shù)據(jù)查詢界面、幫助界面。熱水系統(tǒng)管路循環(huán)圖能夠清晰地查看到熱水系統(tǒng)的整體架構(gòu)；系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息界面能夠看到系統(tǒng)的運(yùn)行情況；用戶參數(shù)設(shè)置界面可以通過設(shè)置鍵來完成相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置；歷史數(shù)據(jù)查詢界面可以查看歷史數(shù)據(jù)信息；幫助界面可以查看如何操作控制器的詳細(xì)信息。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)能控制器，包括主控制板、液晶顯示操作板、溫度傳感器、液位傳感器、太陽能輻照度傳感器；其特征在于:所述的主控制板采用SPI總線的方式與液晶顯示操作板相連接，溫度傳感器、液位傳感器、太陽能輻照度傳感器分別與主控制板上相應(yīng)的傳感器接口相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)能控制器，其特征在于:所述的主控制板包括微處理器模塊、通信模塊、模擬量采集模塊、開關(guān)量輸出模塊、電源模塊、外部FLASH存儲(chǔ)模塊； 微處理器模塊通過普通1 口分別與模擬量采集模塊、通信模塊、開關(guān)量輸出模塊；通過SPI總線與外部FLASH存儲(chǔ)模塊，電源模塊給各個(gè)模塊供電。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)能控制器，其特征在于:液晶顯示操作板包括LED指示燈、與主控制板連接的接口、液晶顯示屏和輸入模塊，所述的輸入模塊、液晶顯示屏、LED指示燈分別通過與主控制板連接的接口與主控制板連接。
【文檔編號(hào)】F24J2-40GK204301339SQ201420691844
【發(fā)明者】黃國(guó)輝, 韓欣科, 賴曉勇, 黃春濤, 劉志強(qiáng) [申請(qǐng)人]杭州電子科技大學(xué)