空氣源熱泵熱水器控制器設計(編輯修改稿)
2025-08-03 16:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 圖32 空氣源熱泵熱水器機組系統(tǒng)簡圖空氣源熱泵熱水器是熱泵技術的一種應用形式，主要由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥和儲液罐等部件組成（見圖33）?？諝庠礋岜脽崴鬟\用逆卡諾循環(huán)原理，通過壓縮機做功，使氣態(tài)工質(zhì)溫度及壓力升高，氣態(tài)工質(zhì)與冷水在熱交換器中進行熱量交換。在這一過程中，工質(zhì)放熱發(fā)生由氣態(tài)到液態(tài)的相變，冷水洗手工質(zhì)的熱量逐步升溫變成熱水；液態(tài)工質(zhì)經(jīng)膨脹閥節(jié)流后吸收空氣或水的熱量，空氣或水因放熱溫度降低，在這一過程中工質(zhì)吸熱發(fā)生由液態(tài)到氣態(tài)的相變。這一往復循環(huán)相變過程不斷吸熱放熱，由吸熱裝置吸取空氣或水中的熱量，經(jīng)過熱交換器使冷水逐步升溫，制取的熱水通過水循環(huán)系統(tǒng)送至用戶。圖33空氣源熱泵熱水機組系統(tǒng)圖第四章 熱泵熱水器控制器設計 相關控制點經(jīng)過之前的了解，我們知道，熱泵熱水器的主要控制點有：水泵、壓縮機、風機、除霜電磁閥、液管電磁閥等。這些控制點在熱泵熱水器系統(tǒng)中的大致位置（見圖41）。這些控制點都是由單片機發(fā)出指令來控制。雖然這些控制點都是開關量，單片機只要發(fā)出開或關的信號來控制它們，但采集量卻是不同的。控制水泵、風機、除霜電磁閥的采集模擬量是溫度值。壓縮機，對應采集的模擬量是溫度值和壓力值。而液管電磁閥，則不需要任何模擬量，由單片機直接開或關。 圖41 熱泵熱水器主要控制點示意圖在對熱泵熱水器控制系統(tǒng)的控制點分析之后，可以做出如下歸納，如表42所示。 表42 熱泵熱水器主要控制點控制點名稱采集量種類采集量數(shù)目采集量名稱使用的傳感器水泵溫度2進水溫度出水溫度溫度傳感器（05V）壓縮機溫度和壓力3壓縮機高溫溫度壓縮機高壓壓力壓縮機低壓壓力溫度傳感器壓力傳感器（均為05V）風機－－－－除霜電磁閥溫度1除霜溫度溫度傳感器（05V）液管電磁閥－－－－ 根據(jù)所需控制的實際情況，系統(tǒng)中采用了雙單片機系統(tǒng)，一片（主系統(tǒng)）用于數(shù)據(jù)的采集和熱泵熱水器的控制，另一片（從系統(tǒng)）用于人機界面接口的實現(xiàn)，即按鍵和LCD的顯示。雙CPU系統(tǒng)的關鍵是主、從CPU之間的協(xié)調(diào)與通信實現(xiàn)。系統(tǒng)硬件框圖如圖43所示。 圖43 系統(tǒng)總體硬件框圖 主系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、時鐘模塊、壓縮機等控制模塊、單片機通信模塊和看門狗復位及電源監(jiān)視模塊等模塊組成。從系統(tǒng)主要由鍵盤控制模塊、液晶顯示模塊等模塊組成。在軟件設計方面，分成兩大部分的設計。首先是為了完善控制系統(tǒng)，先要對整個系統(tǒng)的功能進行設計。完成功能設計之后，要進行的是各個模塊具體的程序流程設計。通過這些模塊來實現(xiàn)各項功能。最后，還要針對LCD的局限性設計出比較合理的顯示界面。在軟件設計方面的重心放在液晶顯示上，不僅僅要正常顯示界面，而且要擁有一個使用方便，功能完善的多級界面，使得人機交互功能能夠充分體現(xiàn)出來。第五章 系統(tǒng)軟件設計 在基于單片機的熱泵熱水器控制系統(tǒng)中，控制主要是通過按鍵來實現(xiàn)的。其各種功能選擇和確定，以及工作狀況數(shù)據(jù)都是通過液晶顯示屏顯示出來的。各個顯示界面可以將系統(tǒng)的所有功能分成若干個工作模塊。 當系統(tǒng)開啟的時候，首先出現(xiàn)主界面供選擇各項功能。各項功能大致分為參數(shù)設定（如系統(tǒng)設定、系統(tǒng)時間設定、密碼設定等）和參數(shù)查詢（如運轉(zhuǎn)狀況）兩個大類。每個大類里面又有相應的更為細致的功能設置或參數(shù)設置。 在主界面上進入每個一級選項都要輸入密碼，只有密碼正確了才可以進入下一級菜單進行設置。同時在主界面上還有一個單獨的密碼設定選項，用來設定密碼或者更改密碼。進入主界面后，通過上下鍵來選擇各個選項，確定后就可以進行參數(shù)設定或者查看系統(tǒng)工作時的各個部分的參數(shù)。 圖51給出了系統(tǒng)整體的功能設計結(jié)構，基本上涵蓋了我所設計的系統(tǒng)的所有功能。由于密碼設定可以看作是一個附屬功能，這里并沒有把它列到系統(tǒng)功能設計結(jié)構圖上。圖51 主要功能設計結(jié)構圖 系統(tǒng)設定是控制界面里面最為重要的一個部分?？刂葡到y(tǒng)的參數(shù)設定基本上都是在這一級的項目里面進行設置的。 在系統(tǒng)設定中，包含了跳脫延遲設定、啟動延遲設定、溫度參數(shù)設定、系統(tǒng)保護開關設定、強制開關設定等。 這些設定功能主要是設定出來以下幾個量： 開關跳脫的延遲時間以及各個部分設備的啟動延遲時間，用來保護機器。 參考溫度值或壓力值。也就是設定好一個安全值，采集來的數(shù)據(jù)與這個值比較，看是否到達這個數(shù)值，進而判斷工作還是停止。其控制順序如流程圖（圖52）所示。首先輸入密碼，檢查密碼是否正確。密碼出現(xiàn)錯誤時，是絕對不允許進行參數(shù)設定的。當密碼正確的時候順次檢查是哪個功能選項被選中。確定后即進入這個選項的設定界面當中。然后再通過按鍵來選中二級菜單中的功能選項之后，又可進入下一級的具體設備參數(shù)
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