过光耦给可控硅触发信号控制可控硅的导 通角从而控制电热丝的功率为了在停机或超温保护的状态下能可靠的关断加热电源电路 中加入了继电器控制加热电源其中串联在继电器线圈回路的熔丝温度为时热保险丝 会熔断防止加热管干烧与电热丝并联的发光管用来指示电热丝的工作状态 关键词 快热式电热水器液晶过零检测可控硅 前言 近几年来随着人们的生活水平的不断提高热水器已成为日常生活中不可缺少的家用电 器设计制造更实用更方便更安全更节能的热水器是产品设计师和生产商家不断追求的目 标快热式热水器与普通的热水器的最大区别是他取消了储水罐热水随开随用不需预热减 少了电能浪费另外还具有体积小使用安全安装方便等优点 根据国家住宅设计规范现有商品住房的电器线路导线必须采用铜芯线 家庭电路设计般是进户线平方照明平方插座平方空调平方。 所以现购新标准住宅用户都有条件使用上述这种安全方便的快热式热水器确保产品的万 无失安全系数达如果导线不能达到上述要求时需专线供电通过检测快热式比 传统的热水器可节省的能耗用多少热水加热多少解决了热水用不完时的浪费和使用中 途热水供应不足的现象热水利用率因为他不要提前预热也不要保温省去了大量的额 外开支给用户带来真正的实惠快热式热水器作为新型环保产品在我国广泛使用已是大势所 趋更符合现代消费潮流 二快热式家用电热水器设计的技术要求 在正常运行状态下显示出水温度在待机状态下显示 温度检测显示范围精确 设置个功率档位设定温度范围为液晶实时显示当前档位和设定温度 设置个轻触按钮分别为设置键键和键加热功率分为档可调设 定温度 温度检测电路 温度和温度传感器 采用了美国半导体公司生产的智能温度传感器作为检测元件测温范围为 分辨率最大可达到可以直接读出被测温度值而且只需线与 单片机相连减少了外部的硬件电路具有低成本和易使用的特点的性能特点如下 独特的单线接口仅需要个端口引脚进行通讯 多个可以并联在惟的三线上实现多点组网功能 无需外部器件 可通过数据线供电电压范围 零待机功耗 温度以或位数字量读出 负电压特性电源极性接反时温度计不会因发热而烧毁但不能正常工作 与单片机的接口电路 可以采用两种方式供电种是采用电源供电方式此时的脚接地脚 作为信号线脚接电源另种是寄生电源供电方式脚和脚都接地脚作为信号线这种 接线可能会出现电源电流不足的现象所以采用第种接线方式他不存在电源电流不足的问 题可以保证转换精度工作稳定可靠抗干扰能力强同时在总线上理论可以挂接多个 传感器组成多点测温系统如下图图表 图表 注意在外部供电的方式下的引脚不能悬空否则不能转换温度读取的温度总是 写数据时序 写和写时序如下图图表 图表 当主机总线时刻从高拉到低时就产生写时间间隙从时刻开始之内就将所需 要写的位送到总线上在后间对总线采样如果采样到低电平刚写入位是 若采样到高电平则写入的位是 注当连续写位间的间隙应该大于 读数据时序如下图图表 图表 主机总线从时刻从高拉低电平时总线只需要保持低电平之后在时刻将总线拉 高产生读时间间隙在讯时间间隙在时刻后时刻前有效距也就是说必须 在时刻前主机完成读数据会在后的内释放总线 数据传输格式如下图图表 图表 在发送数据的时候先发最低位然后位位的发送直到发到最高位在接收的时 候也是先收数据的最低位然后直收到数据的最高位 的工作流程 因为本系统只使用了个所以在读温度时可以省掉匹配这步具体流程如 下图图表 图表 输出控制电路 电路图如下图图表 图表 输出控制电路主要是光电耦合器双向可控硅继电器接触器三级管和加热管 器件组成利用光耦隔离交直流信号以保证由单片机输出信号与外部设备之间的电隔离 为低电平时继电器导通再通过接触器接通加热控制回路同时单片机脚输出移相 控制信号通过光耦控制双向可控硅的导通时间以便调节输出功率大小其中串联 在继电器线圈回路的熔丝为的热保险丝当温度超过时热保险丝会熔断 防止加热管干烧。与电热丝并联的发光管用来指示电热丝的工作状态。 双向可控硅的选择根据热学及流体力学原理结合实际实验室测试可以得到水温与流 量加热功率之间的关系如下图图表 图表 为了达到快热的效果要求加热管有较大的功率家用电热水器般采用方便的电热丝加 热方法根据上图要满足要求选用 注意 在我做的实物中并没有接接触器直接通过继电器外接个的灯进行演示的防止 干烧的的热保险丝和与电热丝并联的发光管也没有接 过零检测电路与稳压电路如下图图表 图表 过零检测工作原理 经变压器次级得到两点经过全波整流后形成脉动直流波形电阻分压 后再经过电容滤波滤去高频成分形成点电压波形当点电压低于时三极管截止 点为高电平当点电压大于时三极管导通点为低电平这样反复导通截止形成了 点电压脉冲波形通过中断检测电压零点 以下是点和点的电压波形如下图图表 图表 稳压电路原理 如图表所示经变压器次级得到两点再经过桥堆形成直流再经过 稳压管得到电压两边的电容是输入端和输出端滤波电容作用是使电压更 加平稳 液晶显示电路如下图图表 是汉字图形点阵液晶显示模块可显示汉字及图形内置个中文汉字 点阵个字符点阵及点阵显示 参数如下 电源 显示内容列行 显示颜色黄绿 显示角度钟直视 类型 与接口位或位并行 软件功能光标显示画面移位自定义字符睡眠模式等 图表 口说明 图中的和为背光源负极和正极中间可以串个可调电阻调节背光的明暗 图中的和为模块的正极和负极是给液晶显示的工作电源 图中的为驱动电源输入端空脚 图中的为并行指令数据选择信号串行的片选信号接 图中的为并行的使能端串行的同步时钟接 图中的为并行的读写选择信号串行的数据口接 图中的为数据口接口 图中的为复位信号低电平有效这里直接接 图中的为并串口接口选择端高电平为并行低电平为串口这里直接接 工作时序 因为在本系统中我用的是并行数据口并且只写数据所以下面只介绍位并行写数据到 模块的时序图如下图图表 图表 如果要将个字节的数据写入首先要说明的是把数据写入液晶里又分为写数据和写地 址 写地址是是指我等下要在液晶的哪个位置要显示地址数十六进制数 写数据是是指我要让液晶屏幕要显示的字的代码数据十六进制数 工作时序如下 首先将拉低电平如果是写数据拉低电平如果是写指令则拉高电平其他的 都样再将拉电平再把数据送到口再把拉高此时就在为个上升沿脉冲时把 数据写入了液晶再延时这里就省去了检测忙标志等液晶忙完再把拉低电平准备 写下位再把拉高目地是防止误操作因为只有在为低电平时才能写数据到液晶里 这样就完成了数据的写入 流量检测电路 如下图为水流开关实物图图表 在生活中快热式电热水器正常工作流量般都为升分钟左右而本流量开关最大支持 升分钟完全可以满足要求 目录 摘要 关键词 前言 二快热式家用电热水器设计的技术要求 三设计方案的选择和认证 四快热式家用电热水器系统设计 系统总体方案设计 控制系统的硬件组成及工作原理 控制系统总硬件电路的设计 温度检测电路 温度和温度传感器 与单片机的接口电路 写数据时序 读数据时序 数据传输格式 的工作时序 输出控制电路 过零检测电路与稳压电路 过零检测工作原理 稳压电路原理 液晶显示电路 说明 工作时序 流量检测电路 报警电路 单片机的选择 控制系统的软件设计 主程序 显示温度函数 设置函数 中断子函数即加热控制程序 五在调试过程中遇到的问题 六结束语 七参考文献 八附录 附录程序清单 附录总电路设计图 附录元器件明细表