太阳能集热洗浴控制系统的设计及其故障检测

论文摘要

随着科学技术和经济水平的快速发展,太阳能这种清洁能源已经被全世界越来越多的国家所应用。在对太阳能的应用中,太阳能热水器是人们使用较为普遍的。本文设计了一种大型的太阳能集热洗浴控制系统,适用于企事业工厂和大型的洗浴中心使用。该系统利用下位PIC16F877单片机定时采集水位和水位信息,与上位单片机串行通信,上位机人机接口与触摸屏连接,在触摸屏上显示采集到的信息。用水时,若日晒温度达不到设定值,单片机控制电加热器自动补温至设定温度,无需人为控制自动加热时间。缺水时会声光报警,并且自动上水到设定值。系统还具有检测和保护功能,对集热器的爆管、水箱干烧等故障状态进行检测,同时声光报警提示。本文还设计了远程通信的硬件电路,上位机连接了以太网控制器,使该设备接入Internet网络中,为以后能通过生产商服务端及时监控该系统铺垫了硬件平台。本文所设计的太阳能集热器具有水温、水位自动显示,太阳能、电加热互补,自动、手动互补,故障检测,各参数灵活设置等功能,比较以往的同类产品,该系统具有使用更方便、操作更简单、功能较为齐全等特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 工作原理
• 1.3 发展状况
• 1.4 本文研究的内容
• 第2章 系统的总体构成与控制原理
• 2.1 太阳能集热控制系统的组成
• 2.2 控制系统的组成
• 2.3 控制系统的工作原理
• 2.4 控制装置的选型与参数计算
• 2.4.1 水箱的选型
• 2.4.2 集热器选型
• 2.4.3 微处理器的选型
• 2.4.4 太阳辐射强度的计算
• 2.4.5 水温的计算
• 2.5 本章小结
• 第3章 控制系统硬件总体设计
• 3.1 下位机硬件电路设计
• 3.1.1 温度采集电路设计
• 3.1.1.1 温度传感器的选择
• 3.1.1.2 温度测量中的误差分析
• 3.1.1.3 放大倍数的计算及可变电阻的选择
• 3.1.2 水位测量电路设计
• 3.1.4 输出控制电路设计
• 3.1.4.1 输出控制电路原理
• 3.1.4.2 强电控制
• 3.1.4.3 执行机构运行原理
• 3.1.5 电源电路设计
• 3.1.6 串行通信电路设计
• 3.2 上位机硬件电路设计
• 3.2.1 时钟接口电路设计
• 3.2.2 串行通信电路设计
• 3.2.3 人机接口电路的设计
• 3.2.3.1 触摸屏简介
• 3.2.3.2 触摸屏系统的基本组成
• 3.2.3.3 电阻式触摸屏的工作原理
• 3.2.3.4 触摸屏的参数和功能的设置
• 3.3 本章小结
• 第4章 控制系统的故障检测和保护
• 4.1 爆管检测电路设计
• 4.1.1 爆管检测的硬件设计
• 4.1.2 爆管检测的软件流程图
• 4.2 防干烧检测电路设计
• 4.3 漏电检测电路设计
• 4.4 辅助电加热器烧毁的检测方法
• 4.5 系统的防冻措施
• 4.6 本章小结
• 第5章 远程监控系统的硬件设计
• 5.1 引言
• 5.2 RTL8019AS以太网控制器
• 5.2.1 RTL8019AS的性能特点
• 5.2.2 RTL8019AS的内部结构和工作原理
• 5.3 RTL8019AS与单片机的硬件连接
• 5.4 本章小结
• 第6章 系统的调试结果与分析
• 6.1 温度采集电路的调试结果
• 6.2 时钟电路的显示结果
• 6.3 通信功能的实现
• 6.4 触摸屏显示界面
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 附录
• A 电路原理图