一种太阳能热水器自动上水控制系统的制作方法

本发明涉及一种太阳能热水器自动上水控制系统，属于太阳能热水器自动控制技术领域。

背景技术：

太阳能热水器由于通过将太阳光转换成热能，然后对水进行加热，由于采用可循环的清洁能源，因此其环保节能、使用方便的优点受到越来越多人的欢迎，但是太阳能热水器每次使用完毕后均需要向楼顶的水箱上水，由于上水时间较长，因此很多人在打开上水阀后即离开处理其他事情，过一段时间才会再回来关闭水阀，这样就不能及时关闭水阀或者忘记关闭水阀，为了防止储水箱内持续在注满后持续注入水对储水箱的影响，因此一般储水箱的顶部均设有溢流管将从水箱顶部溢出的水引流回到用户室内(即用户室内具有两根水管，一根是上水管，用于对热水器进行注水，另一根是溢流管，用于将溢出的水回到用户室内)，防止储水箱内的水压过大，但是这样由于不能及时关闭水阀或者忘记关闭水阀会导致储水箱内的水注满后会从溢流管溢出后回流，用户室内无法承担大量水的回流就会造成水资源的浪费。为了解决这一问题，目前市场上太阳能热水器水满后自动关闭的产品有机械式，其结构多为浮球杠杆式，这个需要安装在楼顶的水箱里，当发生故障时维修不方便。也有在水箱里安装电极来检测水位，电极通过长导线引入到家中，当缺水或是水满时会发出声光报警，提醒用户打开或者关闭水阀，但是这种方法仍然要到楼顶储水箱内安装电极，同样一旦发生故障维修起来仍不方便。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种太阳能热水器自动上水控制系统，无需人工手动控制，能自动的对太阳能热水器进行上水及停止，同时其仅需安装在室内，从而便于安装及后期维护。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种太阳能热水器自动上水控制系统，包括溢水传感器s1、电磁水阀sv、整流稳压电路、控制电路和延时保护电路，溢水传感器s1装在溢流管内，电磁水阀sv的两端通过水管并联在太阳能热水器的手动上水阀两端；所述整流稳压电路与控制电路连接，控制电路分别与延时保护电路、溢水传感器s1和电磁水阀sv连接。

进一步，所述整流稳压电路包括电阻r1，电解电容c1、c2，发光二极管led1，集成电路ic1，整流堆ur，变压器b，电源开关sa，启动按钮sb1，继电器j1的常开触点j1-1；其中电阻r1和发光二极管led1串联接在集成电路ic1的3脚和地之间，发光二极管led1的负极接地，电解电容c1的正极接整流堆ur的3脚、负极接地，电解电容c2的正极接集成电路ic1的3脚、负极接地，集成电路ic1的1脚接整流堆ur的3脚、2脚接地，整流堆ur的1脚和2脚接变压器b的输出线圈，整流堆ur的4脚接地，启动按钮sb1和继电器j1的常开触点j1-1并联后接在电源开关sa和变压器b的输入线圈之间，电源开关sa接220v交流电源。

进一步，所述控制电路包括电阻r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9，电容c3，电解电容c4、c5，二极管d1、d2、d3，稳压二极管dw，三极管bg1、bg2、bg3，集成电路ic2、ic3，溢水传感器s1，继电器j1、j2，扬声器sw；其中电阻r2和电容c3并联后接在集成电路ic1的3脚和三极管bg1的集电极之间，电阻r3接在三极管bg1的发射极和地之间，电阻r4接在集成电路ic1的3脚和集成电路ic2的5脚之间，电阻r5接在三极管bg2的集电极和稳压二极管dw的负极之间，电阻r6接在二极管d3的负极和电解电容c5的正极之间，电阻r8和电解电容c5并联后与电阻r7和溢水传感器s1串联形成组合支路，该组合支路接在集成电路ic1的3脚和地之间；电阻r9接在三极管bg3的发射极和地之间，电解电容c4的正极接稳压二极管dw的负极，电解电容c4的负极接地；二极管d1和继电器j1并联后接在三极管bg1的集电极和地之间，其中二极管d1的正极接地；二极管d2和继电器j2并联后接在集成电路ic1的3脚和三极管bg2的集电极之间，其中二极管d2的负极接集成电路ic1的3脚；二极管d3的正极接三极管bg2的集电极，二极管d3的负极接电阻r6；稳压二极管dw的正极接集成电路ic2的1脚，稳压二极管dw的负极接电容c4的正极；三极管bg1的基极接集成电路ic2的4脚，三极管bg1的集电极接二极管d1的负极，三极管bg1的发射极接集成电路ic2的2脚；三极管bg2的基极接集成电路ic3的3脚，三极管bg2的集电极接二极管d2、d3的正极，三极管bg2的发射极接地；三极管bg3的基极接二极管d2、d3的正极，三极管bg3的集电极和扬声器sw串联后接集成电路ic1的3脚，三极管bg3的发射极接电阻r9；集成电路ic3的1脚和2脚相连后接电阻r7和r8的公共点，集成电路ic3的3脚接三极管bg2的基极，集成电路ic3的4脚接二极管d4的正极，集成电路ic3的5脚和6脚相连后接集成电路ic4的3脚，集成电路ic3的7脚接地，集成电路ic3的14脚接集成电路ic1的3脚，继电器j2的常开触点j2-1和电磁水阀sv串联后接在变压器b的输入线圈之间。

进一步，所述延时保护电路包括电阻r10、r11，电位器rp1，电解电容c6，电容c7，二极管d4，发光二极管led2，集成电路ic4，按钮sb2；其中电阻r10与按钮sb2串联后接在集成电路ic4的2脚和地之间，电阻r11和发光二极管led2串联后接在集成电路ic3的4脚和地之间，其中发光二极管led2的负极接地；电位器rp1接在集成电路ic1的3脚和集成电路ic4的2脚之间，电解电容c6的正极接集成电路ic4的2脚，电解电容c6的负极接地；电容c7接在集成电路ic4的5脚和地之间，二极管d4的正极接集成电路ic3的4脚，二极管d4的负极接二极管d3的负极；集成电路ic4的1脚接地，集成电路ic4的2脚和6脚相连，集成电路ic4的3脚接集成电路ic3的5脚，集成电路ic4的4脚和8脚接集成电路ic1的3脚。

进一步，所述集成电路ic1的型号为7812，集成电路ic2为通用光电耦合器，型号为4n28，集成电路ic3的型号为cd4011，集成电路ic4的型号为ne555；二极管d1、d2的型号为in4001，二极管d3、d4的型号为in4148；稳压二极管dw稳压值为3.2v；三极管bg1、bg2、bg3为pnp型三极管，型号为8050；发光二极管led1为绿色发光二极管，发光二极管led2为红色发光二极管；变压器b电压比为220v:14v，继电器j1、j2为12v直流继电器，触点电流大于1a，电磁水阀sv为热水型电磁水阀。

与现有技术相比，本发明采用溢水传感器s1、电磁水阀sv、整流稳压电路、控制电路和延时保护电路相结合方式，将溢水传感器s1安装在处于用户室内的溢流管中，电磁水阀sv的两端通过水管并联处于上水管上的手动上水阀两端；当需要上水时，本发明会接通上水控制电路，使电磁水阀sv工作，开始上水；当水箱水满时，溢流管会有水流出，此时溢水传感器s1的两个电极接通，控制电路将电磁水阀sv关闭，同时发出报警声提示用户，并在1分钟(该时间可以自行调节)后自动关闭供电电源。为了防止楼层高的用户因水压不够上不了水，或是楼顶水管漏水上不满水，从而导致电磁水阀sv长期通电烧毁，本发明通过延时电路设定电磁水阀sv的打开时间(该时间可以自行调节)，如果上水时间超过该设定时间，延时保护电路工作，关闭电磁水阀sv，同时发出报警声和点亮报警灯，提示用户检查。因此本发明无需人工手动控制，能自动的对太阳能热水器进行上水及停止，同时其仅需安装在室内，从而便于安装及后期维护。

附图说明

图1是本发明中电磁水阀sv的安装示意图；

图2是本发明中溢水传感器s1的安装示意图；

图3是本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面将对本发明做进一步说明。

如图所示，本发明包括溢水传感器s1、电磁水阀sv、整流稳压电路、控制电路和延时保护电路，溢水传感器s1装在溢流管内，电磁水阀sv的两端通过水管并联在太阳能热水器的手动上水阀两端；所述整流稳压电路与控制电路连接，控制电路分别与延时保护电路、溢水传感器s1和电磁水阀sv连接。

进一步，所述整流稳压电路包括电阻r1，电解电容c1、c2，发光二极管led1，集成电路ic1，整流堆ur，变压器b，电源开关sa，启动按钮sb1，继电器j1的常开触点j1-1；其中电阻r1和发光二极管led1串联接在集成电路ic1的3脚和地之间，发光二极管led1的负极接地，电解电容c1的正极接整流堆ur的3脚、负极接地，电解电容c2的正极接集成电路ic1的3脚、负极接地，集成电路ic1的1脚接整流堆ur的3脚、2脚接地，整流堆ur的1脚和2脚接变压器b的输出线圈，整流堆ur的4脚接地，启动按钮sb1和继电器j1的常开触点j1-1并联后接在电源开关sa和变压器b的输入线圈之间，电源开关sa接220v交流电源。

进一步，所述控制电路包括电阻r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9，电容c3，电解电容c4、c5，二极管d1、d2、d3，稳压二极管dw，三极管bg1、bg2、bg3，集成电路ic2、ic3，溢水传感器s1，继电器j1、j2，扬声器sw；其中电阻r2和电容c3并联后接在集成电路ic1的3脚和三极管bg1的集电极之间，电阻r3接在三极管bg1的发射极和地之间，电阻r4接在集成电路ic1的3脚和集成电路ic2的5脚之间，电阻r5接在三极管bg2的集电极和稳压二极管dw的负极之间，电阻r6接在二极管d3的负极和电解电容c5的正极之间，电阻r8和电解电容c5并联后与电阻r7和溢水传感器s1串联形成组合支路，该组合支路接在集成电路ic1的3脚和地之间；电阻r9接在三极管bg3的发射极和地之间，电解电容c4的正极接稳压二极管dw的负极，电解电容c4的负极接地；二极管d1和继电器j1并联后接在三极管bg1的集电极和地之间，其中二极管d1的正极接地；二极管d2和继电器j2并联后接在集成电路ic1的3脚和三极管bg2的集电极之间，其中二极管d2的负极接集成电路ic1的3脚；二极管d3的正极接三极管bg2的集电极，二极管d3的负极接电阻r6；稳压二极管dw的正极接集成电路ic2的1脚，稳压二极管dw的负极接电容c4的正极；三极管bg1的基极接集成电路ic2的4脚，三极管bg1的集电极接二极管d1的负极，三极管bg1的发射极接集成电路ic2的2脚；三极管bg2的基极接集成电路ic3的3脚，三极管bg2的集电极接二极管d2、d3的正极，三极管bg2的发射极接地；三极管bg3的基极接二极管d2、d3的正极，三极管bg3的集电极和扬声器sw串联后接集成电路ic1的3脚，三极管bg3的发射极接电阻r9；集成电路ic3的1脚和2脚相连后接电阻r7和r8的公共点，集成电路ic3的3脚接三极管bg2的基极，集成电路ic3的4脚接二极管d4的正极，集成电路ic3的5脚和6脚相连后接集成电路ic4的3脚，集成电路ic3的7脚接地，集成电路ic3的14脚接集成电路ic1的3脚，继电器j2的常开触点j2-1和电磁水阀sv串联后接在变压器b的输入线圈之间。

进一步，所述延时保护电路包括电阻r10、r11，电位器rp1，电解电容c6，电容c7，二极管d4，发光二极管led2，集成电路ic4，按钮sb2；其中电阻r10与按钮sb2串联后接在集成电路ic4的2脚和地之间，电阻r11和发光二极管led2串联后接在集成电路ic3的4脚和地之间，其中发光二极管led2的负极接地；电位器rp1接在集成电路ic1的3脚和集成电路ic4的2脚之间，电解电容c6的正极接集成电路ic4的2脚，电解电容c6的负极接地；电容c7接在集成电路ic4的5脚和地之间，二极管d4的正极接集成电路ic3的4脚，二极管d4的负极接二极管d3的负极；集成电路ic4的1脚接地，集成电路ic4的2脚和6脚相连，集成电路ic4的3脚接集成电路ic3的5脚，集成电路ic4的4脚和8脚接集成电路ic1的3脚。

进一步，所述集成电路ic1的型号为7812，集成电路ic2为通用光电耦合器，型号为4n28，集成电路ic3的型号为cd4011，集成电路ic4的型号为ne555；二极管d1、d2的型号为in4001，二极管d3、d4的型号为in4148；稳压二极管dw稳压值为3.2v；三极管bg1、bg2、bg3为pnp型三极管，型号为8050；发光二极管led1为绿色发光二极管，发光二极管led2为红色发光二极管；变压器b电压比为220v:14v，继电器j1、j2为12v直流继电器，触点电流大于1a，电磁水阀sv为热水型电磁水阀，采用热水型电磁水阀以保证在使用热水时电磁水阀不会烫坏。

工作过程：当采用自动上水模式，接通电源开关sa，再按下启动按钮sb1，电源经变压器b变压，整流堆ur整流，电解电容c1滤波，集成电路ic1稳压后得到12v直流电压。此时，因无水，溢水传感器s1的a、b电极之间电阻为无穷大，故处于断开状态。电解电容c5的作用是防止有细水滴流过溢水传感器s1，造成电路误动作而设置的抗干扰电容。集成电路ic3为与非门电路，集成电路ic3的1脚和2脚为低电平，集成电路ic3的3脚输出高电平，三极管bg2导通，此时继电器j2吸合，其常开触点j2-1闭合，电磁水阀sv得电工作，开始向屋顶水箱上水。因为三极管bg2导通，此时m点为低电平，光电耦合器ic2截止，继电器j1吸合，其常开触点j1-1闭合，将启动按钮sb1自锁，电源指示灯led1绿灯点亮；当水箱的水满后，溢流管有水流下，此时溢水传感器s1的a、b电极被水接通，集成电路ic3的1脚和2脚为高电平，集成电路ic3的3脚输出低电平，三极管bg2截止，继电器j2失电，其常开触点j2-1断开，电磁水阀sv失电关闭，停止对水箱上水。

由于三极管bg2截止，此时m点为高电平，一路经二极管d3加至集成电路ic3的1脚和2脚，使之继续保持高电平，避免电磁水阀sv关闭，溢水停止后又自行启动。另一路加至三极管bg3，使其导通，扬声器sw发声，提醒用户注意。此外，m点电压通过电阻r5给电解电容c4充电，当电解电容c4上的电压达到稳压二极管dw的击穿电压时，光电耦合器ic2导通，三极管bg1导通，继电器j1接地短路，其常开触点j1-1断开，电源电路不再自锁，供电电源断开，整个上水过程结束。电源断开时间与电解电容c4的电容值和电阻r5的阻值相关。

通过集成电路ic4(即ne555定时器)设定上水时间(该时间可以通过调节电位器rp1调整)，一般太阳能热水器的上水时间不超过30分钟；若上水时间(即电磁水阀sv打开时间)超过设定时间，延时保护电路开始工作；集成电路ic4与电位器rp1、电解电容c6组成单稳态延时电路；即当电源接通时，集成电路ic4的2脚和6脚为低电平，集成电路ic4的3脚输出高电平，加至与非门ic3的5脚和6脚，与非门ic3的4脚输出低电平，此时对控制电路无影响。12v电源通过电位器rp1给电解电容c6充电，当充电时间超过设定时间(例如30分钟)，集成电路ic4的2脚和6脚高于2/3vcc时，电路发生翻转，集成电路ic4的3脚输出低电平，加至与非门ic3的5脚和6脚，与非门ic3的4脚输出高电平，发光二极管led2红色报警灯点亮，并通过二极管d4加至与非门ic3的1脚和2脚，使其为高电平，重复上水结束过程。如果延迟保护电路不动作，电解电容c6可在供电电源断开时通过电位器rp1泄放。由于太阳能热水器再次上水时间较长，电解电容c6能够放电完毕，从而不影响下次使用。即使发生超时引起的延时保护电路动作，并且需要短时间内重新启动，只需按下按钮sb2，电解电容c6可以通过电阻r10快速放电，即可解除延时保护。

另外本发明对太阳能热水器原有的手动上水阀保持不变，只是在使用自动上水时，需要关闭原有上水阀，上水过程完全由本发明的电路完成。如果停电，由于电磁水阀sv与原有太阳能热水器水阀为并联结构，手动可以正常上水，不影响用户使用。