热水器智能控制系统设计.doc

学校代码： 10128 学 号： 科研训练开题报告 题 目： 热水器智能控制系统设计 学生姓名： 学 院： 机械学院 班 级： 指导教师： 成 绩： 年12 月 31 日 1.选题的目的和意义 1.1 选题的目的及来源 1.1.1 选题的目的 在能源危机和环境污染的双重压力下，太阳能作为一种取之不尽且无污染的能源，已成为当前国际能源开发利用领域中的新热点。太阳能热水器在太阳能热利用领域中，技术最成熟、应用最广泛、产业化进程最迅速的部分。所以，太阳能热水器是目前节约煤、电等常规能源且无污染的常用家庭设备之一。目前，太阳能热水器控制器种类繁多，但其都具有一个共同的缺点，即：目前家用太阳能功能单一、操作复杂、控制不方便等特点，如现在的家用太阳能热水器只具有温度和液位显示功能，不具有温度控制功能，当由于天气原因而光线不足时，就会给热水器用户带来不便。 因此，本课题的目的主要是通过自己的一番学习与查看资料，了解太阳能热水器的工作原理、开发前景，解决太阳热水器的上述不足。 1.1.2 研究来源：工大阳光 1.2 课题研究意义 1.2.1 研究现状及发展趋势 中国太阳能热水器产业的发展历程可以追溯到二十世纪七十年代后期。经过多年的发展，中国太阳热水器产业已形成较为完整的产业化体系。从原材料加工、热水器产品制造到营销服务、综合配套协调发展。无论从产值还是保有量都已成为名副其实的太阳能热水器生产和应用大国。2007年，中国太阳能热水器产量的增长速度约为30%，年产量达2340万m2，总保有量约为10800万m2。2007年，太阳能热水器市场销售额约为320亿元人民币，产值亿元人民币以上的企业有20多家。太阳能热水器的出口额增长约为28%，6500万美元左右，产品出口欧洲、美洲、非洲、东南亚等50多个国家和地区。 目前从能源供应安全和清洁利用的角度出发，世界各国正把太阳能的商业化开发和利用作为重要的发展趋势。欧盟、日本和美国把2030年以后能源供应安全的重点放在太阳能等可再生能源方面。预计到2030年太阳能发电将占世界电力供应的10%以上，2050年达到20%以上。大规模的开发和利用使太阳能在整个能源供应中将占有一席之地。AT89S52为核心，利用脉冲驱动电磁阀的太阳能热水器控制系统，实现对太阳能热水器的温度、水位、上水和停水的自动控制。该系统具有操作简单、价格低廉的优势，同时能极大地延长电磁阀的使用寿命，可提高系统的绿色环保性能。 系统主要功能：具有实时水温检测和显示功能，用于测量和显示当前水箱中水的温度；具有设定温度的显示功能，用于显示当前水箱中的最高水温控制，使水箱中的水温基本控制在设定温度的附近，通过按钮可以改变设定温度值；具有当前电磁阀的状态指示功能，用于表示当前电磁阀是处于上水还是停水状态；具有最高水位控制功能，当水位已经达到最高限定位置时，无论水温如何，均不允许打开电磁阀上水。 2.研究方案 2.1 方案确定 采用温度传感器DS18B20，它是由美国Dallas半导体公司生产的数字化温度传感器，它支持“一线总线”接口的温度传感器，全部传感元件及转化电路集成在形如一只三极管的集成电路内。我们可以采用DS18B20采集温度，在进行温度数值转化，再在显示电路上显示。 外围电路简单，只需通过DS18B20进行接收温度，一个显示电路，报警电路，软件部分只需要采集温度，对温度进行转化，再用显示电路将其显示出来。很明显，环境对DS18B20影响不会很大，同时，DS18B20的测量精度稳定并可用软件设置、接线简单，大大的为单片机节省数据口。测温范围-55℃～125℃，分辨率最大可达0.625℃。DS18B20可以直接读出被测温度值。采用三线制与单片机相连，减少了外部硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 2.2 技术关键 2.2.1 技术关键 2.2.1.1系统的硬件设计 为了实现利用脉冲控制上水和停水的功能，电磁阀上水或停水状态的维持是靠自来水的压力来实现的，而上水或停水动作的转换是依靠电磁阀左边线圈或右边线圈的通电来完成的。当密封圈处于密封状态时，若需要上水，只需要给左边线圈通电一个瞬间(该系统设定的通电时间为0．5s，时间的计算可以利用牛顿定律)，磁力把衔铁吸向右边，在阀门利用温差是逐渐下降的。当中间压力为1800Pa时，系统的可利用热源温差为32．17℃，当中间压力上升为3400Pa时，系统的可利用热源温差就下降到了20℃。 新型太阳能吸收式制冷循环的中间压力和中间浓度对该系统的热力系数和热源可利用温差有很大的影响。随着中间压力或中间浓度的增加，系统的热力系数是逐渐增加的，但不会无限制地增大，会受到冷凝压力或低压发生器的出口浓度的影响。同时，随着中间