摘要：為了解決當前太陽能熱水工程控制系統水住分段檢測的問題，利用水壓與水位的關系，采用壓力傳感器對儲水箱水壓進行檢測，間接測量水位的方法，實現水位的連續測量大功率電感貼片電感器，提高水位測量精度。系統以AT89C51單片機為核心控制器，采集水位水溫，插件電感器實現上水和電輔助加熱的自動控制。通過DS12C887實時時鐘模塊，為系統提供準確的基準時間，水位低于設定值與用水量少的清晨時段上水相結合，提高了太陽能利用率，節約了電能。
關鍵詞：太陽能；熱水工程； AT89C51；水位檢測

0 引言
太陽能工程熱利用是新興的產業，是現代控制技術和最新太陽能熱利用技術相結合的產物。與家用太陽能熱水器相比，大型太陽能熱水工程能夠在更大規模和應用領域中發揮綠色能源的突出特點。隨著太陽熱水器系統的不斷發展，超大采光面積、大噸位儲水箱的大型太陽能熱水工程有著越來越多的使用。目前市場上大型太陽能熱水工程的控制系統大部分只具有溫度和水位顯示功能，而且分段顯示，對溫度的控制即使具有輔助加熱功能。由于貼片共模電感加熱時間不能控制而產生過燒，從而浪費大量的電能。以單片機為核心的控制器，對水位實現連續測量。采用DS12C887實時時鐘，根據用水時段和天氣狀況，實現自動上水控制和自動電輔助加熱，不僅實現了時間、溫度和水位三種參數實時顯示，而且具有時間設定、溫度設定與控制功能。

1 系統總體設計
系統以AT89C51單片機為核心，輔以水位水溫采集控制系統，充分利用太陽能進行加熱，同時考慮到太陽能的間歇性自動不給進行能源轉換，有效地啟動一種輔助能源進行加熱，通過智能控制達到全天候不間斷地提供熱水。控制系統主要完成溫度測量與顯示、水位測量與顯示、自動電輔助加熱、自動進水等功能。上位機對整個系統的運行狀態進行監測。系統總體框圖如圖1所示。

2 系統硬件設計
2．1 水位檢測電路
測量水位有很多種方法，例如電容式、浮球式和靜壓式等。目前浮球式液位檢測應用較多，分段顯示水位有一定的局限性。根據水位與壓力的關系，采用測量壓力間接測模壓電感器量水位的方法，可以實現水位的連續測量。
系統選擇DX100T系列傳感器中的陶瓷芯體傳感器，測溫范圍0～120℃，基本滿足太陽能熱水器水溫測量的要求。電源電壓為9 V，輸出值為27 mV。由于采樣值是模擬量，需經過放大和A／D轉換后才能輸入單片機，放大倍數約為185倍。放大電路如圖2所示。

2．2 水溫檢測檢測電路
水溫傳感器選擇美國Dallas半導體公司推出的一種改進型智能溫度傳感器DS18B20，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9～12位的數字值讀數方式。該傳感器直接輸出數字量，可以直接與單片機的I／O口相連。
DS18B20傳感器與單片機的連線如圖3所示。

2．3 自動上水控制電路
系電感廠家統采用交流電磁閥控制上水。當傳感器檢測到水位低于設定值時，單片機發出控制信號，驅動繼電器得電，電磁閥打開，水箱開始進水；當壓力傳感器檢測到液位達到設定液位時，單片機關閉控制信號，繼電器失電，電磁閥關閉。水位控制電路如圖4所示。

單片機輸出經過光控晶閘管MOC3061進行隔離，又經一級雙向晶閘管KS驅動后，加在雙向晶閘管的控制級上，控制雙向晶閘管的導通，進而控制上水。
2．4 輔助加熱控制電路
當熱水用量較大或天氣不好時，可以啟用輔助加熱來提供熱水。在太陽能系統中，繼電器輸出是實現蓄水箱輔助加熱的手段。對繼電器控制的安全有效是能安全地對蓄水箱進行輔助加熱的保證。輔助加熱控制電路如圖5所示。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠