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

江西水利職業學院

隨著社會的發展進步和可持續理念的不斷深入，節能環保成為當前人們發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展現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保的可持續發展理念，符合國內低碳經濟的發展。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展現狀

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，太陽能熱水系統還被應用于建筑的供暖；在美國，太陽能熱水系統還被用于游泳池的加熱。隨著科學技術的進一步發展和太陽能本身具有的形式簡單、易于實現等優勢，中國對于太陽能應用的規模越來越大，應用發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系統實現的，這就導致國內的太陽能熱水器發展速度和發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中存在行業門檻低、行業標準不夠統一確切、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的發展進步。

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

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勢。因此，做好對微處理器最小系統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據吞吐速率方面存在不可忽視的優勢效應，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工作狀態的判斷，還是對于系統穩定性的維持，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、轉換快等優勢。加之每一片DS18B20都含有唯一的硅串行數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的溫度檢測。至于DS18B20的測溫原理，則主要是通過統計時鐘周期的方法來實現的。DS18B20的內部振蕩器的震蕩頻率會受溫度的變化而變化，并通過內部計數器統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；之后展開寫入數據的工作，要注意此程序的開展必須依照自低向高的寫入順序；最后展開數據的讀操作，系統進入狀態寄存器模式或實時時鐘數據讀模式的時候，寫/讀位=1，此時需要按照從低到高的順序依次讀出數據。

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展前景，因此相關研究專家應該通過借鑒學習，完善現階段中國的太陽能熱水器智能控制裝置，為實現太陽能熱水系統的更好利用做出貢獻。

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