基于步进电机的太阳能热水器智能控制的研究
发布时间：2022-10-04 16:27
随着资源和环境问题的不断加重,以清洁且永不枯竭的太阳能为能源的太阳能热水器得到了很大的发展。然而,在工程实践过程中,太阳能热水器的核心部件集热管裸露而缺乏必要的保护、热水器出水温度波动较大且无法实现即开即热、水资源浪费等问题正在逐步呈现。 本文围绕着安全用水、恒温用水、节约用水的三大设计目标,开发了一套太阳能热水器智能控制系统。 首先,本文设计了一套太阳能热水器集热管智能保护装置。该保护装置使用一个特别设计的半圆形保护罩对集热管进行保护,保护罩套装于集热管外部且能绕其旋转,半圆部分内表面涂覆反光涂层。正常集热时,保护罩的半圆表面旋转至集热管下方时,反光涂层能增强集热管的集热效率；夜间、阴雨天及水温已经达到规定限额时,保护罩的半圆表面旋转至集热管上方时,遮挡太阳光对集热管的照射以防止水温过度升高,并防止沙尘、冰雹等对集热管的击打造成破损。其智能控制系统主要包括：1)自动控制部分,以温度传感器、光线传感器为敏感器件实现水温超限保护和夜间或阴雨天的低光照自动保护；2)手动控制部分,提供用户一定的人工控制手段,可在家中长期无人状态下手动设置热水器进入持续保护状态,防止集热管空晒爆管...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 前言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 能源消费现状
1.1.2 太阳能利用现状
1.2 国内外太阳能热水器发展现状
1.2.1 国外太阳能热水器发展现状
1.2.2 国内太阳能热水器发展现状
1.3 研究的主要内容及意义
1.4 本文完成的研究工作
1.5 本章小结
第二章 太阳能热水器集热管智能保护装置的设计
2.1 真空管保护装置技术现状
2.1.1 真空管集热管的结构介绍
2.1.2 真空管集热管智能保护装置的国内外研究现状
2.2 保护装置的设计参考及基本要求
2.3 保护罩机械设计
2.3.1 保护罩外形
2.3.2 保护罩材料选择
2.3.3 除尘刷
2.3.4 保护罩上下支承
2.3.5 保护罩180°旋转限制机构
2.4 保护装置的传动方案设计
2.4.1 传动形式的确定
2.4.2 传动轴的定位
2.5 保护装置的控制方案设计
2.5.1 保护装置控制系统框图与功能
2.5.2 主控单元设计
2.5.3 电机驱动电路设计
2.5.4 限位开关控制
2.5.5 手动控制路
2.5.6 自动控制路
2.5.7 保护状态显示
2.6 保护装置的最终效果
2.7 本章小结
第三章 太阳能热水器恒温混水装置的设计
3.1 太阳能热水器恒温混水技术的现状
3.1.1 “恒温混水”的重要性及趋势性
3.1.2 “恒温混水”技术现状
3.2 恒温混水装置总体方案设计
3.2.1 混水方案讨论
3.2.2 最终控制方案
3.3 恒温混水装置电气系统设计
3.3.1 电气系统总体设计
3.3.2 主控单元
3.3.3 温度采集模块
3.3.4 显示模块
3.3.5 通讯模块
3.3.6 步进电机驱动及细分模块
3.4 步进电机选型
3.5 步进电机控制算法的研究
3.6 温度控制算法的研究
3.7 实验结果与仿真
3.8 本章小结
第四章 太阳能热水器即热出水节水装置的设计
4.1 太阳能热水器“即开即热”技术现状
4.1.1 “加循环水泵”法
4.1.2 排空法
4.1.3 “室内机辅助电加热”法
4.2 即热出水节水装置总体方案设计
4.3 即热出水节水装置机械系统设计
4.3.1 管道中液流的特性
4.3.2 循环水泵的选择
4.3.3 总体机械结构的设计
4.4 即热出水节水装置电气系统设计
4.4.1 电气系统总体设计
4.4.2 主控单元
4.4.3 温度采集模块
4.4.4 通讯模块
4.4.5 时钟模块
4.4.6 水泵控制模块
4.4.7 人机接口模块
4.5 本章小结
第五章 太阳能智能控制系统软件设计
5.1 软件开发平台
5.2 系统软件模块划分及主要软件介绍
5.2.1 软件模块划分
5.2.2 系统主程序设计
5.2.3 温度采集模块程序设计
5.3 保护装置电机控制模块
5.3.1 保护装置电机控制模块子程序
5.3.2 保护装置开闭子程序
5.4 步进电机控制模块
5.5 水泵控制模块
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录A 太阳能热水器集热器智能保护装置整体安装图
附录B 太阳能热水器集热管智能保护装置主动轮装配图
附录C 系统电气连接图
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3685371
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 前言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 能源消费现状
1.1.2 太阳能利用现状
1.2 国内外太阳能热水器发展现状
1.2.1 国外太阳能热水器发展现状
1.2.2 国内太阳能热水器发展现状
1.3 研究的主要内容及意义
1.4 本文完成的研究工作
1.5 本章小结
第二章 太阳能热水器集热管智能保护装置的设计
2.1 真空管保护装置技术现状
2.1.1 真空管集热管的结构介绍
2.1.2 真空管集热管智能保护装置的国内外研究现状
2.2 保护装置的设计参考及基本要求
2.3 保护罩机械设计
2.3.1 保护罩外形
2.3.2 保护罩材料选择
2.3.3 除尘刷
2.3.4 保护罩上下支承
2.3.5 保护罩180°旋转限制机构
2.4 保护装置的传动方案设计
2.4.1 传动形式的确定
2.4.2 传动轴的定位
2.5 保护装置的控制方案设计
2.5.1 保护装置控制系统框图与功能
2.5.2 主控单元设计
2.5.3 电机驱动电路设计
2.5.4 限位开关控制
2.5.5 手动控制路
2.5.6 自动控制路
2.5.7 保护状态显示
2.6 保护装置的最终效果
2.7 本章小结
第三章 太阳能热水器恒温混水装置的设计
3.1 太阳能热水器恒温混水技术的现状
3.1.1 “恒温混水”的重要性及趋势性
3.1.2 “恒温混水”技术现状
3.2 恒温混水装置总体方案设计
3.2.1 混水方案讨论
3.2.2 最终控制方案
3.3 恒温混水装置电气系统设计
3.3.1 电气系统总体设计
3.3.2 主控单元
3.3.3 温度采集模块
3.3.4 显示模块
3.3.5 通讯模块
3.3.6 步进电机驱动及细分模块
3.4 步进电机选型
3.5 步进电机控制算法的研究
3.6 温度控制算法的研究
3.7 实验结果与仿真
3.8 本章小结
第四章 太阳能热水器即热出水节水装置的设计
4.1 太阳能热水器“即开即热”技术现状
4.1.1 “加循环水泵”法
4.1.2 排空法
4.1.3 “室内机辅助电加热”法
4.2 即热出水节水装置总体方案设计
4.3 即热出水节水装置机械系统设计
4.3.1 管道中液流的特性
4.3.2 循环水泵的选择
4.3.3 总体机械结构的设计
4.4 即热出水节水装置电气系统设计
4.4.1 电气系统总体设计
4.4.2 主控单元
4.4.3 温度采集模块
4.4.4 通讯模块
4.4.5 时钟模块
4.4.6 水泵控制模块
4.4.7 人机接口模块
4.5 本章小结
第五章 太阳能智能控制系统软件设计
5.1 软件开发平台
5.2 系统软件模块划分及主要软件介绍
5.2.1 软件模块划分
5.2.2 系统主程序设计
5.2.3 温度采集模块程序设计
5.3 保护装置电机控制模块
5.3.1 保护装置电机控制模块子程序
5.3.2 保护装置开闭子程序
5.4 步进电机控制模块
5.5 水泵控制模块
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录A 太阳能热水器集热器智能保护装置整体安装图
附录B 太阳能热水器集热管智能保护装置主动轮装配图
附录C 系统电气连接图
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3685371
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3685371.html
