自动热水器设计.doc

自动热水器设计 一，自动热水器工作原理自动热水器是经过温控器的通与断完成加热与不加热的，普通概念的保温，就是短时间的加热。加热时，依然用的是热水器的额定功率。电路接通后，假如水温低于特定值，温控器自动接通，热水器开端加热，水温抵达热水器预置的温度时，温控器断开，热水器中止加热。假如水位低于预设水位底限时，电磁阀通电向水箱中注入水，水箱中的水上升到高限时，电磁阀断电，停止向水箱中加水。通过温度传感器和显示屏即时显示出当前温度值。二，设计器材选材 1，传感器的选择根据设计要求，需要对水位进行控制，则选用水位传感器；需对温度进行测量，则选用电阻式温度传感器；需对温度进行控制，则选用NTC热敏电阻传感器。 2，单片机的选择由于该设计系统比较简单，可以选用单片机型号为AT89C51. 3，电磁阀的选择此设计可选用价格低廉的直动式电磁阀。三，设计原理 1，水位控制原理 a,供水时，单片机控制电磁阀通电，水位不断上升，滑竿在浮球带动下沿套管上升，当滑竿上升到顶位时，则使接触开关失电，让电磁阀关闭水源。 b,当水位为处于上下限之间时，此时，单片机控制电磁阀的通断电，无论电磁阀是在通电供水，水位不断上升，或者是电磁阀没有工作，水位不断下降，都应维持原有的状态。 c,当水位处于下限位置时，水箱内无水时需要供水，滑竿落到箱底，滑竿在水箱外的一端与接触开关接触得电使电磁阀导通进水。 +5V b A c R R 水位控制原理图 在正常情况下，应保持水位在虚线范围内，为此，在水箱内不同高度安装不变的三根金属棒A,B,C来感知水位变化情况。其中，A棒处于水位下限处，C棒处于水位上限处，而B棒处于水位上下限之间，A棒接+5V电源，B,C通过一电阻与地相接。 2，单片机控制原理 单片机、水位传感器构成数字量输入的单片机前向通道接口，单片机控制与水位传感器信号关系如图表所示。由电磁阀供水，而单片机控制电磁阀通电，以达到水位控制的目的。上下限水位信号由P1.0和P1.1输入，P1.2为控制信号，去控制电磁阀，由P1.3输出报警信号，驱动一只发光二极管进行光报警。 表 P1.0和P1.1的四种组合状态P1.0(b)P1.1(c)P1.2P1.3进行的操作0001电磁阀开10不变1维持原状态0110故障报警1111电磁阀关注：在本电路中，检测器为三个不同位置的电极，控制器是负责对从电极输入的电信号进行处理的整个电路，执行器是电磁阀。0：电机工作1：电机停止 3，加热器的原理 加热器的工作原理是把一个匝数较多的初级线圈和一个匝数较少的次级线圈装在同一个铁芯上。输入与输出的电压比等于线圈匝数之比，同时能量保持不变。因此，次级线圈在低电压的条件下产生大电流。对于感应加热器来说，轴承是一个短路单匝的次级线圈，在较低交流电压的条件下通过大电流，因而产生很大的热量。较厚的金属处于交变磁场中时，会由于电磁感应现象而产生电流。而较厚的金属其产生电流后，电流会在金属内部形成螺旋形的流动路线，这样由于电流流动而产生的热量就都被金属本身吸收了，会导致金属很快升温。加热器本身及磁轭则保持常温。由于这种加热方法能感应出电流，因此轴承会被磁化。重要的是要确保以后给轴承消磁，使之在操作过程中不会吸住金属磁屑。四，原理图 1，温度、水位检测原理图注：图中R1温度传感器，当R1测得温度值时会将其值传送到显示器，以显示出温度 值，同时将值传送到单片机进行温度调控；R2是水位传感器，即水位控制原理图中的B端，当水位低于底限或高于高限时，此电路将把信号输入单片机，单片机通过控制电磁阀来对水箱进行注水或停止注水。 2，温度显示系统及水位显示系统原理图 图中：左边水位指示灯指示水位高度，以控制是否加水；右边是温度显示器，实时显示水箱里的水的温度，已达到控制水温的目的。 3，热水器控制原理图 图中：温度采集模块既是温度传感器对水箱里水的温度测量和传送；通过通信模块对信号进行传输，LDC显示模块是对温度的显示，按键控制模块是对温度的手动调控，开关量采集模块是对水位的信号采集和控制加热器对水进行加热的时间。 4，硬件系统框图 图中：数据采集系统是温度检测器和水