万家乐热水器图片

热水器维修

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据快益修专业热水器维修老师傅了解，太阳能热水器已在日

常生活中广泛使用，但其有一个比较常见的缺陷，当用户间隔较

长时间打开热水阀时，总要先将输水管内滞留的凉水排出后才能

使用热水，既浪费水资源又不方便。而且在冬季，为防止管内水

结冰，室外管需要包裹大量保温材料，经济投入很大。通过在输

水管道底端安装和，使用压力传感器测量输水管内的水量，单片

机根据测得的水量与设定阈值进行比较，通过开关来保证输水管

内的水量始终保持恒定。用户使用完毕后，单片机会关闭电磁阀，

输水管内剩余的水将靠重力排空。此外，用户还可以根据个人喜

好设定水温或用水量等个性化数据，从而更加人性化。

太阳能热水器较为常见的一个缺陷是，当用户间隔较长时间

再次打开热水阀时，总要先将输水管内滞留的凉水排出后才能使

用热水。这导致了水资源的极大浪费；严寒的冬季，水管内的水

易结冰导致管道冻裂，因此需要对输水管包裹大量保温材料或者

采用电加热的方式，造成了不必要的损耗。为此快益修专业热水

器维修老师傅设计了太阳能热水器排空管道节水装置，其功能和

原理如下：

（1）在原有太阳能热水器的基础上，使用压力传感器和温

度传感器测量输水管道的水量和水温，并用数码管显示。

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（2）压力传感器测得输水管内的水量，然后单片机根据测

得的水量与设定阈值比较，实时开关储水器和输水管连接的电磁

阀，从而保证输水管内的水量始终保持恒定。当用户使用完毕后，

单片机会关闭电磁阀，输水管内剩余的水将靠重力排空。这样不

仅可以控制水流速度达到节水目的，而且最大限度地避免了输水

管道出现剩余的水。

（3）用户可根据个人喜好设定个性化数据，如水温、大致

用水量等。系统将设定的数据经过调整后存储在单片机内部

EEPROM中，使用时单片机自动读取设定数据，控制执行部件实

现该设定方案，更为人性化。

系统整体结构图

1系统方案设计

该系统的研究目标是通过传感器对输水管内的水量和温度进

行准确、实时、可靠的检测，并将测量到的数据经过单片机处理

后控制执行机构做出相应动作，从而实现实时水温监测、本地用

户显示、阈值自行设定、自动调节输水量、排空输水管内的用水

等功能。

本系统由5部分组成：传感器信息的采集与分析处理、信息

发送与接收、本地设置与显示模块、控制终端、执行机构。传感

器信息采集与处理模块负责测量压力、温度等信息；信息的发送

和接收通过无线模块实现；本地设置与显示由按键和数码管组成，

可以实时显示温度、水量等信息，并能通过按键由用户自行设定

参数；控制终端负责收集信号并使执行机构做出相应动作；执行

机构由继电器和电磁阀组成，可以灵敏、精准的动作。

总体硬件电路框。

1.1主控芯片的选择

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本设计采用STC12C5A60S2作为主控芯片[1]，它具有功耗

低、速度快、抗干扰性强、价格低廉、可靠性高等特点，特别适

用于实时控制系统，现已成为各种自动控制系统理想的控制芯片。

主控芯片原理图如图3所示。

1.2温度传感器

本设计采用DS18B20温度传感器[2]。DS18B20温度传感

器是DALLAS公司生产的单总线器件，具有线路简单、体积小的

特点。而且在一根通信线上，可以挂载多个温度传感器，十分方

便。DS18B20温度传感器测温范围为-55℃～＋125℃，并且在

-10℃～＋85℃范围内精度为±0.5℃，完全满足本设计的要求。

其原理图如图4所示。

1.3压力传感器

本设计采用cm5300系列压力传感器[3]。由于cm5300压

力传感器输出的信号较小，为mV级别，所以要经过放大电路对

传感器输出的微弱信号进行放大。本设计采用差分放大电路对其

放大。差分放大电路具有抑制零漂的作用，由两片lm324构成，

可以确保传感器在检测范围内的信号灵敏度、稳定性和线性。之

后单片机内置A/D模块对电压信号进行采集转换。信号放大原理

图如图5所示。

1.4信息发送与接收模块

无线发射接收模块由PT2262、PT2272红外解码电路构成

[4]。传感器信号由单片机分析后，触发2262触发的

数据口不同，PT2272接收到的数据便不同。据此可以实现单片

机根据不同的信息，控制电磁阀门执行不同的动作。

1.5本地设置与显示模块

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本地设置采用独立按键输入信息。共设置5个按键，分别为：

“设置”、“+”、“-”、“确定”、“结束”。按“设置”键

进入设置模式，每位用户都有对应的序号，以实现个性化设置。

在某用户编号下可以设置输水管内保持恒定的水量值的大小，还

可以设置水温和总用水量。“+”、“-”键用来调整相应参数值

的大小。“确定”键保存参数并退出设置模式。“结束”键用在

没有设定总用水量的模式下，用户使用完毕后，按下“结束”键，

单片机控制彻底关闭电磁阀。设置信息储存在单片机EEPROM

中，使用时自动读取设置信息。

显示模块采用数码管显示。数码管具有亮度高、发光响应时

间短、体积小、重量轻、成本低等优点。

1.6执行机构

执行机构由继电器和电磁阀[5]构成。由于单片机控制电流不

足以驱动电磁阀工作，因此在电路中通过电磁继电器来控制电磁

阀。主控芯片通过控制继电器的通断，直接控制驱动电路是否工

作，进而控制电磁阀的开关。电磁继电器原理图如图6所示。

2系统软件设计

在主控模块，程序首先进行各个模块初始化配置，依次是：

温度传感器初始化、压力传感器初始化、无线发射模块初始化、

按键初始化、数码管显示初始化，然后进入主程序。在while（1）

循环里面，循环执行温度传感器采集温度函数、压力传感器测量

水压函数、按键检测设置阈值函数、数码管显示函数、无线模块

发射函数。

在接收模块，程序首先进行无线模块初始化、电磁继电器初

始化，然后进入while（1）循环，循环执行无线模块接收函数、

继电器动作函数。具体的程序流程图如图7所示。

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3结论

本文提出的太阳能热水器排空管道节水装置，不仅可以控制

水流速度达到节水目的，而且最大限度地避免了输水管道有水剩

余。本设计解决了下次使用时必须先排掉管内剩余的凉水才能使

用热水的问题，节约了水资源，同时避免了在一些寒冷地区暴露

在外的输水管因存水结冰胀裂的风险。另外，用户可根据个人喜

好设定个性化数据，如水温、大致用水量等，更为人性化。

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