太阳能热水器水位自动控制系统毕业设计论文.docx

太阳能热水器水位自动控制系统毕业设计论文.docx

《太阳能热水器水位自动控制系统毕业设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太阳能热水器水位自动控制系统毕业设计论文.docx（45页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

太阳能热水器水位自动控制系统毕业设计论文

太阳能热水器水位自动控制系统

摘要

太阳能热水器，作为三大热水器之一，因其无污染，使用方便，长期投入成本低等特点，而越来越受到人们的青睐，其使用已相当普及。

但与之配套的控制器却还一直处于研究和开发阶段。

目前，市面上已有很多太阳能热水器的控制器具有温度和水位的显示功能，并且很多通过温度传感器以及安装电磁阀进行电辅助加热，已经能解决水温的自动控制。

然而，在水位自动控制的方面依然不是那么完美，在很多时候，消费者在使用的过程中，往往会因水箱中水量不足并且不知情的情况下洗澡时遭受到突然没水的尴尬场面，从而影响人们的心情，生活和正常的工作。

本设计通过利用温度传感器和液位传感器的结合，使我们理想中的既能自动控制温度，也能自动控制水位，温度和水位利用开关按扭转换的太阳能热水器实现，方便广大消费群众。

关键词:

太阳能热水器;水位;自动控制

TheautomaticcontrolsystemofwaterlevelforSolerWaterHeater

Abstrct

Solarwaterheaters,asoneofthethreewaterheaters,becauseofitsclean,easytouse,lowcostlong-terminvestment,moreandmorepeopleofallages,theirusehasbecomequitecommon.However,accompanyingthesupportingcontrollerstillhasbeeninresearchanddevelopmentstage.Atpresent,therearealreadymanysolarwaterheatercontrollerwithtemperatureandwaterleveldisplay,andmanythroughthetemperaturesensorandsolenoidvalveswereinstalledauxiliaryelectricheating,hasbeenabletosolvethewatertemperaturecontrol.Nevertheless,waterlevelcontroloftheareaisstillnotsoperfect,inmanycases,consumersintheuseoftheprocess,oftenduetoinadequatewatertank,andwithouttheknowledgeofthewaterbathdidnotsufferfromtheembarrassingsceneofasudden,soinfluencepeople'sfeelings,lifeandnormalwork.Thisdesignthroughtheuseoftemperaturesensorsandliquidlevelsensorcombinationofbothouridealtemperaturecontrolcanalsocontrolthewaterlevel,temperature,andwateruseswitchbuttonconversionofsolarwaterheaterstoachieve,facilitatethebroadconsumerpublic.

Keywords:

SolerWaterHeater;waterlevel;automaticcontrol

第一章绪论

1.1太阳能热水器的发展背景

1.1.1太阳能热水器发展的政治法律环境

近年来，为缓解我国能源危机及环境污染问题，新能源和可再生能源的开发利用越来越受到重视。

而我国太阳能资源极为丰富，有很大的利用价值空间，太阳热水器已被国家列为重点推广的项目。

《中华人民共和国可再生能源法》已于2006年1月1日施行，其中第十七条规定：

国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。

今后，国家还将出台一些有利政策来鼓励太阳热水器的推广应用。

这些不仅为太阳热水器的生产与安装提供了一个很有利的政治法律环境，而且为太阳热水器的推广应用提供了法律保障。

1.1.2太阳能热水器发展的经济环境

在最近20年，中国经济迅速发展，人民逐渐富裕起来。

据预测，到2010年我国GDP将达到21.5万亿元左右，人均GDP将达到1900美元。

从人们的收入来看，价格为1500～2500元的太阳热水器完全可以成为大多数中国居民的家用耐用品之一，尤其是在中国广阔的农村市场，特别是先富起来的小城镇。

1.1.3太阳能热水器发展的社会文化环境

随着人们生活水平的提高，热水器已成为大部分居民家庭中的必备家用耐用品之一。

近年来，越来越多的人开始关注环境污染，绿色、环保、健康成为消费者购买商品时的重点考虑因素。

太阳热水器无污染、节能、环保、安全。

随着我国煤电气等能源的日趋紧张，价格不断调高，人们对太阳热水器的需求越来越迫切。

我国有近13亿人口，3亿多家庭，而太阳热水器的消费受年龄层次的影响很小，是大众化的家庭耐用品。

1.1.4太阳能热水器发展的技术环境

太阳热水器产品类型主要有真空管型、平板型和闷晒型三大类型技术板块。

目前比较先进的太阳热水器技术有分体式太阳热水器技术、壁挂式太阳热水器技术、承压式太阳热水器技术、太阳能热泵热水器，还有正在研究中的太阳能热水空调系统技术，夏天在不太需要热水的时候，利用热水器产的热水带动空调制冷，冬天利用热水器产的热水供暖或洗浴，这种高效率的综合利用太阳热水器的技术是今后发展的趋势。

从政治法律环境、经济环境、社会文化环境、技术环境几个方面综合分析来看，中国太阳能热水器市场目前具有良好的发展环境，处于产品生命周期的成长期，市场需求量和潜在用户迅速增长，目前没有新的替代品的威胁，又有国家政策的鼓励，市场前景十分广阔。

但是，目前国内的生产厂家很多，市场竞争十分激烈，大部分是生产质次价低的小作坊式的生产企业，许多消费者也意识到了这种质次价低的产品的危害，随着市场的成熟，这些小企业将逐步被淘汰。

而目前实力较强的企业中还没有占绝对优势的品牌，没有形成寡头垄断竞争的格局。

因此，中国太阳能热水器企业立足目前这种市场状况，注重科研技术开发，在市场竞争中采取技术领先的差异化战略，生产出高质量的满足用户需要的产品，必将有广阔的发展前景。

1.2太阳能热水器国内外发展现状

1.2.1国内发展现状

中国的太阳能热水器市场发展很快，总的保有量和年生产能力世界第一。

但主要是以真空管直插式的简易产品为主，工程也以非承压单循环为主。

中国的太阳能厂家生产的产品很多，追求全面，主要生产厂家不仅生产水箱、支架还生产真空。

中国太阳能市场运作主要是以制造商发展经销商，以专卖店形式销售产品。

制造商不仅制造产品还负责市场及品牌运作、工程安装和售后服务。

中国的太阳能产品开发主要由各个制造厂的技术部负责，各自为政，包括工程系统应用也是如此。

由于各个厂所能聘用的专业研发人员数量和质量有限，导致了中国太阳能的利用没有大的突破。

近年来，太阳能热水器在我国迅猛发展，从20世纪70年代后期就开始了开发家用太阳能热水器。

到20世纪90年，它不仅可为家庭和机关、旅社、医院等提供洗澡、洗衣、炊事等所需热水同时还可用于空调、干燥、农业种植、水产养殖、海水淡化等。

随着科学技术的进步，太阳能热水器也随之不断改进，由集热和贮热合为一体逐步改进为集热和贮热部分分开，采用先进的太阳能集热器，先进的保温材料和冬季防冻技术及其他辅助装置等。

现如今生产的先进的太阳能热水器已实现了全年运行，大大提高了太阳能热水器的热效率和利用效率。

目前，太阳能热水器是可再生能源技术领域商业化程度最高，推广应用最普遍的技术之一。

太阳能热水器的技术发展:

其一、利用副水箱自动上水，无须人工操作，特别适用于供水供电不很正常的农村。

当白天出现水压不足，停电上不了水的情况时，到了深夜，它能自动上水，水满自停，可靠性高，使用寿命长。

其二、自动控制方面，大多数厂家的产品采用电脑线控方式，线控的主要目的是控制面板能与主体分离，以利于操作。

电脑控制能够实现更精确的温度控制和热水预约功能，具有自动记忆功能，能够记录使用者的用水时段、用水次数、用水量和用水温度，到时提前自动加热，充分的满足使用者用水的要求。

其三、节能方面，厂商已经开始从高效率方面来改进产品。

利用良好的保温技术，使热水保持到第二天使用。

比力奇、前锋和西门子的双内胆结构：

两个内胆上下放置，相互连通，下胆进冷水，上胆出热水，减少了热水与冷水的接触面，提高了出热水量，节能省电。

海尔的分层加热技术、西门子的接力式加热管以及阿里斯顿的“Z”型加热管都能根据用水量充分的加热特定区域。

1.2.2国外发展现状太阳能热水器是一种清洁，环保，节能的产品。

世界各国对太阳热水器的开发十分重视。

各国纷纷制定太阳热水器技术产业的发展规划，大大地加速了该行业的发展。

美国的“百万太阳能屋顶计划”实施将带动大批相关工业的发展。

欧共体提出了“太阳热水系统热能供给保证体制”，以合同的形式对用户实现供热水的承诺。

先后在法国、西班牙和德国加以实施，已取得了良好的效果。

以色列是一个化石能源资源较少而太阳能资源十分丰富的国家。

政府对太阳热水器的开发利用进行了直接干预。

韩国，东南亚各国也制定了支持开发利用太阳热水器的优惠政策，纷纷吸收外资到本国开办太阳能企业。

随着科学技术的进步，太阳能热水器也随之不断改进。

以色列农民在政府的支持下85%的住宅都村安装了太阳能热水器。

美国有130多万个游泳池都装上了太阳能集源热器，成为环保型的太阳能游泳池。

太阳能热水器在国外的应用：

其一、针对城市住宅的安装使用，集体组装、分户使用的、全天候运行的、具有自动控制的、每户装有热水表的太阳热水系统。

其二、适用不同用户需要的、满足各种建筑物结构和外观要求具有个性化的产品。

其三、满足各种行业的应用。

商业与服务业的洗车、餐饮、洗浴、洗染、美容、宾馆和饭店以及农业生产中的温室加热、畜禽养殖等都需要大量的热水；太阳热水系统与沼气池结合起来，可以提高发酵温度，大大地提高其产气率；在工业生产中也有不少使用热水的场所，如皮革加工、机械零件的清洗以及预热等。

太阳热水器和被动太阳房相结合进行采暖是一种值得推广的技术。

另外，主动太阳房利用太阳热水器和其它能源相结合，进行地板采暖也有很好的经济效益。

1.3课题研究的主要内容

本课题研究的主要内容：

（1）在FPGA上进行处理器系统的设计。

（2）进行芯片的选型及接口设计。

（3）进行其它硬件电路及软件的设计。

1.4本课题研究的目的及意义

太阳能热水器已走进千家万户，太阳能热水器行业蓬勃发展，前景广阔，但是消费者的需求越来越高，现有的太阳能热水器并不能很好的满足消费者需求。

随着社会生产的发展、科学技术的进步、生活水平的提高，人们早己不再满足于只有使用功能的产品，人们在关注产品保证一定物质功能的同时，越来越注重在使用过程中的舒适、高效、安全的操作。

对太阳能热水器的使用方便性、安全性、操作界面的人机友好性提出了更高的要求。

本文设计了太阳能水位自动控制系统。

设计这个系统的目的是实现水温自动控制哦的基础上实现水位的自动控制。

本文研究的意义也有两方面：

一方面，节省能源：

我们现在所消费的能源，主要是煤炭、石油和天然气等化石燃料，这些常规的化石燃料资源有限，不可再生