大型太阳能热水工程控制系统设计

摘要：为了解决当前太阳能热水工程控制系统水住分段检测的问题，利用水压与水位的关系，采用压力传感器对储水箱水压进行检测，间接测量水位的方法，实现水位的连续测量，提高水位测量精度。系统以AT89C51单片机为核心控制器，采集水位水温，实现上水和电辅助加热的自动控制。通过DS12C887实时时钟模块，为系统提供准确的基准时间，水位低于设定值与用水量少的清晨时段上水相结合，提高了太阳能利用率，节约了电能。
关键词：太阳能；热水工程； AT89C51；水位检测

0 引言
太阳能工程热利用是新兴的产业，是现代控制技术和最新太阳能热利用技术相结合的产物。与家用太阳能热水器相比，大型太阳能热水工程能够在更大规模和应用领域中发挥绿色能源的突出特点。随着太阳热水器系统的不断发展，超大采光面积、大吨位储水箱的大型太阳能热水工程有着越来越多的使用。目前市场上大型太阳能热水工程的控制系统大部分只具有温度和水位显示功能，而且分段显示，对温度的控制即使具有辅助加热功能。由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费大量的电能。以单片机为核心的控制器，对水位实现连续测量。采用DS12C887实时时钟，根据用水时段和天气状况，实现自动上水控制和自动电辅助加热，不仅实现了时间、温度和水位三种参数实时显示，而且具有时间设定、温度设定与控制功能。

1 系统总体设计
系统以AT89C51单片机为核心，辅以水位水温采集控制系统，充分利用太阳能进行加热，同时考虑到太阳能的间歇性自动不给进行能源转换，有效地启动一种辅助能源进行加热，通过智能控制达到全天候不间断地提供热水。控制系统主要完成温度测量与显示、水位测量与显示、自动电辅助加热、自动进水等功能。上位机对整个系统的运行状态进行监测。系统总体框图如图1所示。

2 系统硬件设计
2．1 水位检测电路
测量水位有很多种方法，例如电容式、浮球式和静压式等。目前浮球式液位检测应用较多，分段显示水位有一定的局限性。根据水位与压力的关系，采用测量压力间接测量水位的方法，可以实现水位的连续测量。