太陽能熱水器智能控制裝置

文/萬義星

太陽能熱水器智能控制裝置

文/萬義星

江西水利職業(yè)學院

隨著社會的發(fā)展進步和可持續(xù)理念的不斷深入，節(jié)能環(huán)保成為當前人們發(fā)展經濟的過程中追求的重要理念。作為一種取之不盡、用之不竭且干凈無污染的能源，太陽能逐漸被應用到越來越多領域中。太陽能在熱水器智能控制裝置中的應用實現(xiàn)了自動化、人性化功能，為人們的生活帶來了極大的便利。本文將針對太陽能熱水器智能控制裝置的發(fā)展現(xiàn)狀以及具體的軟硬件裝置設計展開分析論述。

太陽能熱水器；智能控制；硬件裝置

作為人們日常生活中必不可少的使用工具，熱水器裝置的更新升級成為眾多專家的關注點。太陽能在熱水器智能控制裝置中的應用不僅符合了居民的家用需求，為人們的生活提供了極大地便利，而且其設計符合綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展理念，符合國內低碳經濟的發(fā)展。然而，目前太陽能熱水器智能控制裝置在我國國內還沒有得到廣泛應用，對此，相關專家應該通過對軟硬件裝置的完善，使其進一步滿足人們生活的需要。

1 太陽能熱水器的國內外市場發(fā)展現(xiàn)狀

太陽能的應用技術種類多且涉及范圍廣，但是對其光熱利用主要的產品當屬太陽能熱水器。太陽能熱水器作為一種經濟、實用且環(huán)保的產品，在全球各國得到了廣泛應用。由于太陽能熱水系統(tǒng)利用的多樣性，世界各國將其納入了不同的領域范圍：在中國，太陽能熱水系統(tǒng)主要應用于洗浴及生活用水方面；在歐洲國家，太陽能熱水系統(tǒng)還被應用于建筑的供暖；在美國，太陽能熱水系統(tǒng)還被用于游泳池的加熱。隨著科學技術的進一步發(fā)展和太陽能本身具有的形式簡單、易于實現(xiàn)等優(yōu)勢，中國對于太陽能應用的規(guī)模越來越大，應用發(fā)展也以驚人的速度增快。然而，由于中國的太陽能熱水器市場起步較晚，產品形式單一，主要是以簡易的真空直插式產品為主要代表，工程上的主流產品也只是通過非承壓單循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)的，這就導致國內的太陽能熱水器發(fā)展速度和發(fā)展的深入領域受到限制。另外，不同于國外的分工式生產，中國的太陽能產商為了追求更多的利益，往往自身包攬生產的全過程，因此各大生產商之間沒有明確的分工。這種分工方面的缺失導致生產太陽能熱水器的產業(yè)鏈不夠完善，最終生產出來的產品也無法做到精細。最后，我國太陽能熱水器生產行業(yè)中存在行業(yè)門檻低、行業(yè)標準不夠統(tǒng)一確切、生產廠家繁多、產品技術含量低等問題。這些問題會導致生產出來的產品質量低下，進而阻礙太陽能熱水器行業(yè)的發(fā)展進步。

2 太陽能熱水器智能控制裝置的硬件設計

2.1太陽能熱水器智能控制器的硬件結構

為了做好對太陽能熱水器智能控制裝置的硬件設計，首先需要明晰太陽能熱水器智能控制器的硬件結構。太陽能熱水器智能控制器以單片機控制為核心，通過其對太陽能熱水器溫度、水位等信息的采集，實現(xiàn)對各種電磁閥、泵的控制，最終幫助用戶在消耗盡少量能源的條件下獲得盡量多的熱水。太陽能熱水器智能控制器主要包括負責溫度檢測的溫度傳感器、負責水位檢測的水位傳感器、負責控制器控制信息輸入的鍵盤電路、為控制器提供標準時間的時鐘電路、負責存儲控制器運行變量的值的存儲電路、以LCM12864ZK液晶顯示屏為核心部件的液晶電路、幫助單片機自動復位的看門狗電路、驅動繼電器等部件的驅動電路以及負責單片機下載與擦除工作的ISP下載電路。

2.2微處理器最小系統(tǒng)

作為控制器的核心，微處理器具有較強的控制能力、較快的運算速度、豐富的外設資源以及成本的降低控制等多方面的優(yōu)勢。因此，做好對微處理器最小系統(tǒng)的設計工作顯得尤為重要。目前，一種名為ATmega16的單片機被應用于設計中，其在能源功耗以及數(shù)據(jù)吞吐速率方面存在不可忽視的優(yōu)勢效應，滿足了太陽能熱水器智能控制器對微處理器的要求。另外，與其他同類型的芯片相比，ATmega16芯片具有較低的價格，且其穩(wěn)定性及抗干擾性能較好，因此是一款性價比極高的芯片，可以被很好的應用于太陽能熱水器智能控制器的設計中。

2.3溫度檢測電路

作為控制器工作的功能之一，溫度檢測無論對于系統(tǒng)工作狀態(tài)的判斷，還是對于系統(tǒng)穩(wěn)定性的維持，都具有不可忽視的影響。目前應用最為廣泛的溫度傳感器當屬DS18B20，它具有體積小、分辨率高、轉換快等優(yōu)勢。加之每一片DS18B20都含有唯一的硅串行數(shù)和其獨特的單線式總線結構，因此DS18B20非常適合對于大型多路溫度實時測控系統(tǒng)的溫度檢測。至于DS18B20的測溫原理，則主要是通過統(tǒng)計時鐘周期的方法來實現(xiàn)的。DS18B20的內部振蕩器的震蕩頻率會受溫度的變化而變化，并通過內部計數(shù)器統(tǒng)計的內部震蕩頻率得出相應的溫度。對于DS18B20的工作時序而言，由于DS18B20是和主機通過單總線的串行方式進行通訊的，因此在展開讀寫操作時必須按照嚴格的讀寫時序進行。其中，通過單線式總線端口訪問DS18B20的協(xié)議包括初始化、ROM操作指令和功能指令這三項，只有每一項都能滿足且順序方面排列正確，才能確保獲得正確的溫度值。

2.4時鐘電路

作為一項為控制器提供標準時間的重要組成部分，可以實現(xiàn)熱水器24小時供應熱水的目標，因此時鐘電路對于其應用芯片的精度方面要求十分嚴格。目前因精準度高而備受歡迎的SD2200年誤差時間都不超過2.5分鐘，因此滿足了太陽能熱水器智能控制器對于時鐘電路的需求。SD2200芯片在進行讀寫操作時，首先需要接受開始條件，針對ATmega16傳輸過來的指令代碼進行解讀；之后展開寫入數(shù)據(jù)的工作，要注意此程序的開展必須依照自低向高的寫入順序；最后展開數(shù)據(jù)的讀操作，系統(tǒng)進入狀態(tài)寄存器模式或實時時鐘數(shù)據(jù)讀模式的時候，寫/讀位=1，此時需要按照從低到高的順序依次讀出數(shù)據(jù)。

3 小結

綜上所述，當前太陽能熱水器由于自身存在的巨大優(yōu)勢被世界各國廣泛應用于多個領域。對于中國而言，太陽能熱水器仍然具有很大的發(fā)展前景，因此相關研究專家應該通過借鑒學習，完善現(xiàn)階段中國的太陽能熱水器智能控制裝置，為實現(xiàn)太陽能熱水系統(tǒng)的更好利用做出貢獻。

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