一種智能太陽能熱水器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及太陽能熱水器領域，尤其涉及一種智能太陽能熱水器。該熱水器由太陽能水箱、智能恒溫出水水箱、儲水水箱、輸水管道、電磁閥、水泵等相連而成，并由單片機控制各模塊有序工作。當用戶停止使用水時，將水管排空解決凍結問題，同時將水管里的水儲存起來下次利用，用戶可以根據自己的情況設置自己想要的溫度實現了恒溫出水的功能，當太陽能水箱中的水位偏低時，報警器就會自動發出警報，所以智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置經濟方便地解決了太陽能熱水器在使用中遇到的問題，可以使用戶方便放心地在任何時候使用太陽能熱水器。
【專利說明】
一種智能太陽能熱水器
技術領域
[0001]本實用新型涉及太陽能熱水器領域，尤其涉及一種智能太陽能熱水器。
【背景技術】
[0002]眾所周知，太陽能是無污染、可再生的綠色新能源，太陽能熱水器因其綠色環保、經濟、安全、使用壽命長的優勢，廣受歡迎，成為熱水器行業的一個新星，成為目前熱水器行業的首選產品，走進千家萬戶。在城鎮居民家庭中幾近普及，在鄉村家庭中也越來越多的獲得使用。經過多方面調查研究可以發現:目前，太陽能熱水器的使用量在中國是非常巨大的，中國已經成為全球太陽能熱水器使用量最大的國度。因此，太陽能熱水器輸水管道防凍與節水智能裝置的用戶市場非常廣闊巨大。
[0003]然而，中國的四季溫度變化較大，所以太陽能熱水器在實際的使用中出水水溫很不穩定，尤其北方冬季嚴寒，管道容易凍結，輕者不能正常輸水，重者管道破損，嚴重影響了人們在工作生活中的正常使用。很多用戶采用慢速滴水的方法防凍，還有很多用戶每天都會將太陽能熱水器里的剩余水量放空，第二天再注入適當的水量，這樣給使用者造成了很大麻煩和極大水資源浪費。隨著社會的發展，水、電的價格日益上漲，使得太陽熱水器的使用給人們帶來了巨大的負擔。在寒冷的冬天，由于沒有辦法解決凍結問題，所以很多家庭在冬季就放棄了實用太陽能熱水器。我國是人口大國，但很多能源都是不可再生的，太陽能是無污染的可再生能新源，因此太陽能熱水器有著廣闊的市場前景，目前除了包防凍電熱帶以外還沒有其他經濟方便的方法，這樣就對太陽能熱水器的使用有了很大的制約性【實用新型內容】
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型通過下述技術方案得以解決:
[0005]—種智能太陽能熱水器，其特征在于，包括:
[0006]管道，用以輸送水；
[0007]太陽能水箱，用以儲存水；
[0008]太陽能集熱管，與所述太陽能水箱連接，用以采集太陽能加熱所述太陽能水箱中儲存的水；
[0009]儲水水箱，通過所述管道與所述太陽能水箱連接；
[0010]恒溫出水水箱，通過所述管道與所述太陽能水箱連接；
[0011]水栗，通過所述管道分別與所述儲水水箱和所述恒溫出水水箱連接；
[0012]若干電磁閥，設置在所述管道上；
[0013 ]單片機，與所述電磁閥連接，通過控制所述電磁閥的開關控制所述太陽能水箱出水狀態；
[0014]其中，所述水栗通過所述管道與所述太陽能水箱連接，以向所述太陽能水箱供水。
[0015]上述的智能太陽能熱水器，其特征在于，所述智能太陽能熱水器還包括:
[0016]變徑三通管，設置在所述水栗與所述太陽能水箱連接的管道上，且所述儲水水箱與所述變徑三通管連接；
[0017]水龍頭，通過所述管道分別與所述太陽能水箱、所述水栗和所述恒溫出水水箱連接。
[0018]上述的智能太陽能熱水器，其特征在于，所述電磁閥為二位二通電磁閥和二位三通電磁閥。
[0019]上述的智能太陽能熱水器，其特征在于，所述二位二通電磁閥為4個，所述二位三通電磁閥為I個。
[0020]上述的智能太陽熱水器，其特征在于，所述二位三通電磁閥設置在所述太陽能水箱出水立而。
[0021 ]上述的智能太陽能熱水器，其特征在于，所述恒溫出水水箱中還設置有超聲波模塊和溫度傳感器，且所述超聲波模塊和所述溫度傳感器均與所述單片機連接。
[0022]上述的智能太陽能熱水器，其特征在于，所述智能太陽能熱水器還包括:
[0023]浴頭，與所述恒溫出水水箱連接；
[0024]加熱裝置，設置在所述恒溫出水水箱中，并分別與所述溫度傳感器和所述單片機連接。
[0025]采用了上述技術方案的本實用新型的技術效果是:該熱水器由太陽能水箱、智能恒溫出水水箱、儲水水箱、輸水管道、電磁閥、水栗等相連而成，并由單片機控制各模塊有序工作，使得目前問題得到智能化的解決，而且還實現了太陽能熱水器恒溫出水和節水的功會K。
[0026]智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置通過單片機控制電磁閥的開關，當用戶停止使用水時，將水管排空解決凍結問題，同時將水管里的水儲存起來下次利用，用戶可以根據自己的情況設置自己想要的溫度實現了恒溫出水的功能，當太陽能水箱中的水位偏低時，報警器就會自動發出警報，所以智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置經濟方便地解決了太陽能熱水器在使用中遇到的問題，可以使用戶方便放心地在任何時候受用太陽能熱水器。
【附圖說明】
[0027]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型及其特征、外形和優點將會變得更加明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未可以按照比例繪制附圖，重點在于示出本實用新型的主旨。
[0028]圖1為本實用新型結構不意圖；
[0029]圖2是本實用新型水位檢測電路示意圖。
[0030]圖中零部件標號如下:
[0031 ] 1、太陽能水箱；2、二位三通電磁閥；3、二位二通電磁閥；4、恒溫出水水箱；5、超聲波模塊;6、浴頭;7、溫度傳感器;8、二位二通電磁閥；9、水龍頭；10、二位二通電磁閥；11、變徑三通管；12、水栗;13、單向閥；14、儲水水箱;15、二位二通電磁閥。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖和具體的實施例對本實用新型作進一步的說明，但是不作為本實用新型的限定。
[0033]本申請設計了智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置，此裝置對解決太陽能熱水器在使用過程中出現的問題有重要意義，本裝置由太陽能水箱1、恒溫出水水箱4、儲水水箱14、輸水管道、電磁閥、水栗12等相連而成，并由單片機控制各模塊有序工作，使得上述問題得到智能化的解決，而且還實現了太陽能熱水器恒溫出水和節水的功能。
[0034]智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置通過單片機控制電磁閥的開關，當用戶停止使用水時，將水管排空解決凍結問題，同時將水管里的水儲存起來下次利用，用戶可以根據自己的情況設置自己想要的溫度實現了恒溫出水的功能，當太陽能水箱中的水位偏低時，報警器就會自動發出警報，所以智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置經濟方便地解決了太陽能熱水器在使用中遇到的問題，可以使用戶方便放心地在任何時候受用太陽能熱水器。
[0035]如圖1、圖2所示，具體的，太陽能水箱I下面的二位三通電磁閥2是雙線圈控制的，通電后一個閥門會打開，另一個閥門則會關閉，并且通電后電源會立刻關閉，這樣會使閥門長時間處于一個狀態。
[0036]當水量達到設定水位下限時，報警器示警，示警三十秒后，單片機會控制二位二通電磁閥10、二位三通電磁閥2和水栗12工作，閥門打開，由于水壓的存在，自來水會沿著管道流入太陽能水箱。
[0037]當達到水位上限時，水位監測裝置會給單片機一個信號，單片機會自動發出關閉二位二通電磁閥1、二位三通電磁閥2和水栗12的指令，同時會打開儲水水箱14進水端的二位二通電磁閥15，這樣由于水的自身重力作用，管道里的水會自動流入儲水水箱14里儲存起來，當生活用水或者是在向太陽能中加水時使用，由于儲水水箱14下方用的是變徑三通管11，由伯努利原理我們可以知道:流體速度較大的地方其壓強相對就小，所以儲水水箱14內儲存的水會通過單向閥13再次利用。
[0038]在恒溫出水水箱4中安裝DS18B20溫度傳感器7，溫度傳感器7會不斷采集溫度，并在顯示屏中顯示，根據設定的溫度，單片機會控制二位二通電磁閥3和二位二通電磁閥8來自動混水，從而實現恒溫的出水功能。在恒溫出水水箱4中安裝超聲波模塊HC-SR04來感知水箱內水位變化，并在單片機控制下，來達到自動混水和停止混水的目的。
[0039]在太陽能熱水器的實際使用中，由于自來水的使用水壓比較高，所以給太陽能熱水器注水時無需使用水栗12加壓，只需單片機控制電磁閥打開閥門水就可以直接將輸送到太陽能熱水器的水箱中。而在本申請中，部分高層的用戶水壓可能不夠，只能用水栗加壓使水克服重力將水輸送到水箱里。在上水的過程中，單片機控制水栗進行工作，然后再控制相應電磁閥工作，電磁閥由關閉狀態變為導通狀態，這樣自來水就可以在水壓的作用下流入上面的太陽能水箱中，實現自動蓄水。
[0040]當太陽能水箱中的水位達到預設的高度時，超聲波模塊HC-SR04會給單片機一個信號，單片機控制相應電磁閥的閥門關閉，然后控制水栗12停止工作，同時控制相應電磁閥導通，此時管道中的水在重力的作用下會自動流入儲水水箱14，達到管道排空的目的。
[0041]在儲水水箱14的下水管道處安裝一個單向閥13，這樣管道里流出的水只能進入下面的儲水水箱14，當打開單向閥13時水會沿著管道向下流。儲水水箱14下面的管道很細，由伯努利原理可知:在水流或氣流中，如果速度小，壓力就大，如果速度大，壓力就小。由此可知，當我們打開水龍頭9的時候，水會沿著管道流出，流出的水可以當生活用水使用，使儲存起來的水資源能夠再次使用，這種設計既能防凍又能節約水資源。
[0042]當洗浴的時候，與恒溫出水水箱4連接的浴頭6放水，管道中的水被排空了，且二位三通電磁閥2接管道的閥門是關閉的，所以單片機會控制二位三通電磁閥2聯通，同時會控制二位二通電磁閥3和二位二通電磁閥8的閥門打開，這樣冷水和熱水會根據設定的溫度混水，所以打開淋浴開關的時候流出來的水即是可以直接淋浴的溫水。當洗刷完畢后，通過按鍵控制二位二通電磁閥3和二位二通電磁閥8的閥門關閉，同時二位三通電磁閥2會關閉，二位二通電磁閥15也會打開，這樣管道中的水由于重力作用會流入儲水水箱。這種設計不僅能夠防凍，還可以節約大量的水資源。
[0043]在洗浴的過程中，恒溫出水水箱中的水會不斷變化，當水位高于水箱中設定的某個值時，超聲波模塊HC-SR04會檢測出來并給單片機一個信號，單片機會立刻控制二位二通電磁閥3和二位二通電磁閥8的水閥關閉，停止混水，相反，當低于某個水位時會繼續混水，這樣使水箱總是有恒溫不變的溫水來使用。
[0044]恒溫出水部分的設計原理的主控核心是低功耗的STC89C52RC單片機，用其主控恒溫裝置中恒溫出水的溫度和流量，并且采用太陽能發電技術，使太陽能所用的全部電力都來自于太陽能發電，這樣可以使得系統節約一部分電能資源。
[0045]智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置使用DS18B20作為溫度傳感器7，DS18B20是我們常用的數字化溫度傳感器，它具有體積小精度高的特點，在接線方面很是方便，溫度傳感器的傳感器件和信號轉化電路被很好的封裝起來，形成了一個像三極管的集成電路因此適用于多種環境下。所以我們選用DS18B20溫度傳感器進行溫度的采集，再將收集的溫度信號進行數字化轉換并在IXD12864液晶顯示屏上顯示。
[0046]實現溫度采集和顯示的電路，需要數字化溫度傳感器DS18B20采集溫度信息，使用單片機進行信號轉換在顯示電路上顯示測到的溫度。參考相關文獻可以看出DS18B20的使用很方便，可以適應眾多環境，而且數字化溫度傳感器DS18B20的測量誤差很小且具有單線接口的獨特方式，這樣可以實現一線口雙通訊節約了單片機的接口。
[0047]本設計方案系統可由主控制器(STC89C52RC)、顯示電路、測溫器件(DS18B20)、抽水電動機、二位三通電磁閥、二位二通電磁閥、調節球閥、聲光報警、按鍵、水位顯示組成
[0048]智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置的溫度傳感器DS18B20采用單點測溫電路。設計電路時I/o接口線不需要強加上拉電壓，由于DS18B20傳感器是單線接口方式傳送數據，所以設計電路時可以組成多點的測溫電路系統。但需要注意的是:在外部提供電壓的方式下溫度傳感器DS18B20的GND接口必須接地設計，否則測得的溫度相當不準確。
[0049]溫度傳感器DS18B20是數字化傳感器，能夠非常智能的采集溫度數據，并根據溫度傳感器DS18B20自己的內部協議進行數據的相應處理，處理后的信息以單線接口的形式將轉換的溫度以串口發送給單片機，在單片機的內部進行相應的數據處理，將處理后的溫度數據用LCD12864液晶顯示屏顯示。當溫度超過用戶自己設置某個值時相應的電磁閥開始工作保證恒溫水箱內的水處于某個恒定的溫度范圍。
[0050]如圖2所示，智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置的水位檢測應用超聲波模塊HC-SR04，它工作時的性能非常好，測量的誤差非常小很適合水位的測量。超聲波模塊HC-SR04接口 TRIG是信號輸入端接單片機I/O接口的P17，接口ECHO是信號輸出端接單片機I/O接口的P33 ο它的工作原理也很簡單:給模塊的TRIG端口一個高電平信號，此模塊就會自動發送8個40khz的方波，一旦模塊檢測到有信號返回模塊的ECHO端口就會輸出一個高電平，高電平持續的時間就是信號從發射到返回所使用的時間，測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S))/2o
[0051]智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置采用獨立式按鍵設計，而且每個獨立按鍵要占用單片機的一個I/o接口，大多采用查詢式結構。
[0052]智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置采用LCD12864液晶顯示屏:之所以采用液晶顯示屏(LCD)，是因為它的優點很多，防震的特性很好，并且功耗比較低，畫面顯示效果非常好，其分辨率比較高，抗干擾能力相對較強等特點，調用方便簡單。綜上所述:由于顯示的信息量大，所以采用IXD12864液晶顯示屏作為顯示模塊。
[0053]智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置采用蜂鳴器報警設計，利用蜂鳴器做報警器簡單、方便又能節約成本，是最佳的設計方案。
[0054]其中，在本申請中，恒溫出水水箱中還設置有加熱裝置，當洗浴的時候，恒溫出水水箱中殘留水較多的時候，下次再洗浴的時候會冷掉，所以需要一加熱裝置對其進行恒溫加熱，該加熱裝置與單片機和溫度傳感器連接，通過互相電連接工作。
[0055]鑒于太陽能熱水器在使用中出現的問題，本申請設計的智能太陽能熱水器，此智能太陽能熱水器由家用太陽能熱水器改裝而來，由太陽能水箱、儲水水箱，輸水管道、若干電磁閥，水栗等相連而成，使用單片機作為控制系統，達到了預期的使用效果。
[0056]同時，由于太陽能熱水器的出水水溫穩定性較差，因此水溫調試的過程中造成了大量的水資源浪費，所以此裝置加入了恒溫出水水箱，實現了恒溫出水的功能，并且出水水溫度可調，這樣可以很大程度的節約水資源。
[0057]太陽能是未來一個應用前景非常廣闊、市場潛力巨大的新能源，因此智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置不僅有利于推動中國新清潔能源行業的發展，而且也迎合了當今社會發展的新理念一一低碳生活。
[0058]智能太陽能熱水器管道防凍與節水裝置通過單片機控制電磁閥等器件，不僅將水管排空解決凍結問題，而且也可將水管里的水儲存起來下次利用，節約水資源。其還具有恒溫出水功能，自動報警功能。本作品經濟方便地解決了防凍節水問題。應用技術水平高，具有極大的推廣價值與開發前景。
[0059]以上對本實用新型的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實施;任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本實用新型的實質內容。因此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術方案保護的范圍內。
【主權項】
1.一種智能太陽能熱水器，其特征在于，包括: 管道，用以輸送水； 太陽能水箱，用以儲存水； 太陽能集熱管，與所述太陽能水箱連接，用以采集太陽能加熱所述太陽能水箱中儲存的水； 儲水水箱，通過所述管道與所述太陽能水箱連接； 恒溫出水水箱，通過所述管道與所述太陽能水箱連接； 水栗，通過所述管道分別與所述儲水水箱和所述恒溫出水水箱連接； 若干電磁閥，設置在所述管道上； 單片機，與所述電磁閥連接，通過控制所述電磁閥的開關控制所述太陽能水箱出水狀態； 其中，所述水栗通過所述管道與所述太陽能水箱連接。2.根據權利要求1所述的智能太陽能熱水器，其特征在于，所述智能太陽能熱水器還包括: 變徑三通管，設置在所述水栗與所述太陽能水箱連接的管道上，且所述儲水水箱與所述變徑三通管連接； 水龍頭，通過所述管道分別與所述太陽能水箱、所述水栗和所述恒溫出水水箱連接。3.根據權利要求1所述的智能太陽能熱水器，其特征在于，所述電磁閥為二位二通電磁閥和二位三通電磁閥。4.根據權利要求3所述的智能太陽能熱水器，其特征在于，所述二位二通電磁閥為4個，所述二位三通電磁閥為I個。5.根據權利要求4所述的智能太陽熱水器，其特征在于，所述二位三通電磁閥設置在所述太陽能水箱出水端。6.根據權利要求1所述的智能太陽能熱水器，其特征在于，所述恒溫出水水箱中還設置有超聲波模塊和溫度傳感器，且所述超聲波模塊和所述溫度傳感器均與所述單片機連接。7.根據權利要求6所述的智能太陽能熱水器，其特征在于，所述智能太陽能熱水器還包括: 浴頭，與所述恒溫出水水箱連接； 加熱裝置，設置在所述恒溫出水水箱中，并分別與所述溫度傳感器和所述單片機連接。
【文檔編號】F24J2/24GK205641575SQ201620022080
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年1月12日
【發明人】尹學愛
【申請人】濱州學院