空氣源熱泵熱水器控制器設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-08-17 16:04本頁(yè)面
【正文】 水器?？諝庠礋岜檬钱?dāng)今世界上最先進(jìn)的產(chǎn)品之一，該產(chǎn)品以制冷劑為媒介，制冷劑吸收空氣中（或陽(yáng)光）中的能量，再經(jīng)壓縮機(jī)壓縮制熱后，通過(guò)換熱裝置將熱量傳遞給水，來(lái)制取熱水，熱水通過(guò)水循環(huán)系統(tǒng)送入用戶(hù)散熱器進(jìn)行采暖或直接用于熱水供應(yīng)。 一個(gè)空氣源熱水器，如何用簡(jiǎn)單的操作來(lái)控制其正常的工作是一個(gè)值得深入研究解決的問(wèn)題。換句話(huà)說(shuō)，現(xiàn)在的產(chǎn)品還不夠智能化，不能滿(mǎn)足消費(fèi)者簡(jiǎn)單操作從而達(dá)到的精準(zhǔn)控制，所以我這次設(shè)計(jì)的題目就是空氣源熱泵熱水器控制器設(shè)計(jì)。研制的控制器包括硬件裝置和控制軟件兩部分。我主要完成軟件設(shè)計(jì)，并參與硬件設(shè)計(jì)和制作。熱泵熱水器冷容量:40KW。蒸發(fā)溫度：℃。 控制器必須實(shí)現(xiàn)如下功能： 能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行工況的設(shè)定。 壓縮機(jī)的高低壓保護(hù)。故障的報(bào)警、保護(hù)和指示。人們最常見(jiàn)的“泵”有水泵，但是水泵的功能是將水從低洼處抽到高處。作為自然界的現(xiàn)象，正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫區(qū)流向低溫區(qū)。因此熱泵熱水器的工作原理是通過(guò)輸入小部分電力，啟動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行，從而整個(gè)熱泵系統(tǒng)開(kāi)始工作，通過(guò)蒸發(fā)器不斷從低溫環(huán)境中吸收熱量，再通過(guò)冷凝器將系統(tǒng)吸收的熱量和消耗的電能傳遞到高溫環(huán)境中。 空氣源熱泵技術(shù)是基于逆卡諾循環(huán)原理建立起來(lái)的一種節(jié)能、環(huán)保的制熱技術(shù)。第二章 空氣源熱泵的發(fā)展1824年法國(guó)科學(xué)家卡諾(Sadi karnot)發(fā)表卡諾循環(huán)理論,成為熱泵技術(shù)的起源 1850年 英國(guó)科學(xué)家開(kāi)爾文（)提出將逆卡諾循環(huán)用于加熱的熱泵設(shè)想 (Sadi karnot)，卡諾在 1824年首次以論文提出“卡諾循環(huán)”理論，30年后，英國(guó)科學(xué)家開(kāi)爾文（)于1850年初提出:冷凍裝置可以用于加熱，之后許多科學(xué)家和工程師對(duì)熱泵進(jìn)行了大量研究，研究持續(xù)80年之久。熱泵工業(yè)在20世紀(jì)40年代到50年代早期得到迅速發(fā)展，家用熱泵和工業(yè)建筑用的熱泵開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)，熱泵進(jìn)入了早期發(fā)展階段。 空氣源熱泵以水源熱泵類(lèi)似方法從空氣獲得熱量來(lái)加熱水?？諝庠礋岜脽崴髦械睦涿剑≧2R417A等）把空氣中的熱能吸收進(jìn)來(lái)，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮后轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮埽笈c水接觸，加熱水溫?？諝饽苁且环N在大自然中廣泛存在，易得易取的能源，利用熱泵來(lái)壓縮提高能量，因而這是一項(xiàng)極具開(kāi)發(fā)和應(yīng)用潛力的新技術(shù)。并且空氣源熱泵熱水器也得到了官方的應(yīng)用。熱泵可以與水泵相比擬，水是不能自發(fā)地從低處流向高處，要將低處的水輸送到高處，必須用一臺(tái)水泵，消耗一部分電力，才能將水送到高處的水箱中。這樣的機(jī)器就稱(chēng)之為“熱泵”。單級(jí)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)如下圖所示。其工作過(guò)程如下：制冷劑在蒸發(fā)壓力下沸騰， 蒸發(fā)溫度低于被冷卻物體或流體的溫度。 當(dāng)制冷劑通過(guò)膨脹閥時(shí)，壓力從冷凝壓力降到蒸發(fā)壓力，部分液體氣化，剩余液體的溫度降至蒸發(fā)溫度，于是離開(kāi)膨脹閥的制冷劑變成溫度為蒸發(fā)溫度的兩相混合物。混合物中的蒸氣通常稱(chēng)為閃發(fā)蒸氣，在它被壓縮機(jī)重新吸入之前幾乎不再起吸熱作用。圖32 空氣源熱泵熱水器機(jī)組系統(tǒng)簡(jiǎn)圖空氣源熱泵熱水器是熱泵技術(shù)的一種應(yīng)用形式，主要由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥和儲(chǔ)液罐等部件組成（見(jiàn)圖33）。在這一過(guò)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(guò)程中工質(zhì)吸熱發(fā)生由液態(tài)到氣態(tài)的相變。圖33空氣源熱泵熱水機(jī)組系統(tǒng)圖第四章 熱泵熱水器控制器設(shè)計(jì) 相關(guān)控制點(diǎn)經(jīng)過(guò)之前的了解，我們知道，熱泵熱水器的主要控制點(diǎn)有：水泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、除霜電磁閥、液管電磁閥等。這些控制點(diǎn)都是由單片機(jī)發(fā)出指令來(lái)控制?？刂扑谩L(fēng)機(jī)、除霜電磁閥的采集模擬量是溫度值。而液管電磁閥，則不需要任何模擬量，由單片機(jī)直接開(kāi)或關(guān)。 表42 熱泵熱水器主要控制點(diǎn)控制點(diǎn)名稱(chēng)采集量種類(lèi)采集量數(shù)目采集量名稱(chēng)使用的傳感器水泵溫度2進(jìn)水溫度出水溫度溫度傳感器（05V）壓縮機(jī)溫度和壓力3壓縮機(jī)高溫溫度壓縮機(jī)高壓壓力壓縮機(jī)低壓壓力溫度傳感器壓力傳感器（均為05V）風(fēng)機(jī)－－－－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(shí)際情況，系統(tǒng)中采用了雙單片機(jī)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(jī)界面接口的實(shí)現(xiàn)，即按鍵和LCD的顯示。系統(tǒng)硬件框圖如圖43所示。從系統(tǒng)主要由鍵盤(pán)控制模塊、液晶顯示模塊等模塊組成。首先是為了完善控制系統(tǒng)，先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)這些模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。在軟件設(shè)計(jì)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(gè)使用方便，功能完善的多級(jí)界面，使得人機(jī)交互功能能夠充分體現(xiàn)出來(lái)。其各種功能選擇和確定，以及工作狀況數(shù)據(jù)都是通過(guò)液晶顯示屏顯示出來(lái)的。 當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)啟的時(shí)候，首先出現(xiàn)主界面供選擇各項(xiàng)功能。每個(gè)大類(lèi)里面又有相應(yīng)的更為細(xì)致的功能設(shè)置或參數(shù)設(shè)置。同時(shí)在主界面上還有一個(gè)單獨(dú)的密碼設(shè)定選項(xiàng)，用來(lái)設(shè)定密碼或者更改密碼。 圖51給出了
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