CN200950220Y

CN200950220Y - 热泵热水器的智能化控制装置

Info

Publication number: CN200950220Y
Application number: CN 200520045328
Authority: CN
Inventors: 汪辉; 何丽华; 华建跃
Original assignee: Shanghai Highly Group Co Ltd
Current assignee: Shanghai Highly Group Co Ltd
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2015-09-27

Abstract

一种热泵热水器的智能化控制装置，该控制装置主要包括液晶显示手操器和主控板二部分，液晶显示手操器与主控板之间的数据交换采用RS485接口电路；所述液晶手操器主要包括中央控制芯片、液晶显示模块，通讯接口电路、日历时钟芯片、按键输入电路及LED数码显示电路；所述主控板主要包括中央控制芯片、采样电路、通讯接口电路、输出驱动电路和继电器组、三端稳压电路。本实用新型的硬件电路简单，可实现对热泵热水器的智能化控制，控制简便，工作稳定可靠，保护功能完善，抗干扰能力强，通讯距离长；断电后能自动保持时间数据；提供多段定时启动功能，可以设置夜间运行模式，达到明显节电效果。

Description

热泵热水器的智能化控制装置

技术领域

本实用新型涉及热水器自动控制装置，具体指一种热泵热水器的智能化控制装置。

背景技术

现有的热泵热水器，一般包括一由压缩机1、四通阀2、水热交换器3、节流机构4、空气热交换器5、压缩机1按顺序连通组成的制冷剂循环回路10和一由水热交换器3、水泵21、热水箱22、水热交换器3按顺序连通组成的热水循环回路20。其控制装置由主控制电路和数码显示管组成，由于结构比较简单，明显存在以下缺陷：(1)功能和显示内容简单；(2)不能对热泵热水器的运行进行优化控制；(3)控制信号采用直接连线，通讯距离短，抗干扰能力差；(4)不能提供日历和时钟等时间数据，无时间多段分时启动功能；(5)没有实时故障检查，维护不方便。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种热泵热水器的智能化控制装置，通过采用带CPU的IC芯片及智能化软件，以提供所需的各项控制功能，从而克服现有技术的缺陷，使热泵热水器运行在最佳状态。

本实用新型的一种热泵热水器的智能化控制装置，主要包括二部分：液晶显示手操器100和主控板200，液晶显示手操器100与主控板200之间的数据交换采用RS485接口电路。液晶显示手操器100的数据端口与其通讯接口电路103的数据端口连接，主控板200的数据端口与其通讯接口电路203的数据端口相连，并通过该接口电路203与液晶手操器上的接口电路103连接，实现液晶显示手操器100与主控板200之间的数据通讯。

液晶手操器100的主要功能是提供灵活简便的操作界面，主要包括中央控制芯片101、液晶显示模块102、通讯接口电路103、日历时钟芯片104、按键输入电路105及LED数码显示电路106。液晶显示模块102与中央控制芯片101数据端相连，按键输入电路105、日历时钟芯片104与中央控制芯片101的输入端相连，LED数码显示电路106与中央控制芯片101的输出端相连；中央控制芯片101为中央处理器CPU1，其数据端口和通讯接口电路103的数据端口连接，并通过接口电路103与主控板200实现数据通讯；液晶显示模块102采用全中文液晶显示模块，能提供清晰、简便的用户操作界面，不但显示各设定值、各开关的状态，还能够实时查询系统的运行状态，如水箱温度、室外环境温度、室外盘管温度、换热器温度，压缩机的高、低压力、热敏电阻开路短路故障、通讯故障等，为维护人员提供详细的故障记录，增加可维护性，并提高了故障情况下的自保护能力；日历时钟芯片104内含了万年历算法，能够实时提供年、月、日、小时、分钟等时间信息，并设有专用电源保持电路，具有掉电记忆功能，当电控装置重新上电后，能够立即恢复正确的时间数据；按键输入电路105由若干个可进行输入操作的按键组成，其输出端与CPU1的输入端相连，可方便地输入必要的指令与数据，如“开关”、“初始化”、“进入定时设定和状态查询界面”、“数据确认操作”和“数据增加和减少”；LED数码显示电路106由若干个LED灯组成，其输入端与CPU1的输出端相连，可显示热水器的运行状态，如“运行”、“故障”、“制热”、“定时”、“化霜”等，通过该电路可实时了解热水器的状态。

主控板200主要包括中央控制芯片201，采样电路202，通讯接口电路203，输出驱动电路204和继电器组205，三端稳压电路206。中央控制芯片201的输出端连接到输出驱动芯片204后，其输出进而推动继电器组205对执行器件进行驱动；采样电路输入中央控制芯片201后，经A/D转换通道转换成数字量；三端稳压电路206提供直流电源，作为整个控制装置的电源用。中央控制芯片201为中央处理器CPU2，其数据端口和通讯接口电路203的数据端口相连，并通过该接口电路203与液晶手操器100实现数据通讯，CPU2的输出连接到驱动芯片204，进而推动继电器组205对执行器件进行驱动；采样电路202包括温度采样电路与压力采样电路，对各受控点进行实时监控，温度采样电路由若干热敏电阻组成，温度采样点包括环境温度CY1、盘管温度CY2、换热器温度CY3、水箱温度CY4等，检测到的温度值输入CPU2，经A/D转换通道转换成数字量，CPU2提供了10位A/D转换通道，能充分保证系统的控制精度要求，采样电路还提供了高压和低压开关信号CY5、CY6的采集，在检测到系统压力异常的情况下，可及时关机保护；三端稳压电路206提供12V直流电源，作为整个控制装置的电源用；CPU2的输出连接到驱动芯片204，进而推动继电器组205，并对包括水泵21、空气热交换器5的风扇5a、四通阀2、压缩机1等执行器件进行驱动，继电器1、继电器2、继电器3、继电器4分别驱动水泵21、四通阀2、空气热交换器5中的风扇和压缩机1，使热泵热水器可根据水热交换器3的温度控制水泵21的开关，根据室外环境温度和空气热交换器5中的盘管温度，进行化霜判断，控制四通阀2动作，进入化霜运行模式，或控制空气热交换器5中的风扇的通断。

本实用新型的有益效果在于：(1)系统的硬件电路简单可靠，可实现对热泵热水器的智能化控制，控制简便，能够完成热泵热水器中的温度、压力采集，对压缩机、风扇、水泵等、四通阀等器件的驱动和控制，工作稳定可靠，保护功能完善。(2)采用全中文液晶显示模块，为用户提供清晰、简便的操作界面，为维护人员提供详细的故障记录，增加可维护性，并提高了故障情况下的自保护能力。(3)主控板和手操器之间采用RS485通讯方式，抗干扰能力强，通讯距离长。(4)设有日历时钟芯片，且断电后能自动保持时间数据；提供多段定时启动功能，可以设置夜间运行模式，达到明显节电效果。

附图说明

兹结合一实施例及其附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的控制装置的结构示意图；

图2为本实用新型的控制的热泵热水器的结构示意图。

图中：1压缩机，2四通阀，3水热交换器，4节流机构，5空气热交换器，10制冷剂循环回路，20热水循环回路，21水泵，22热水箱，100液晶显示手操器，101中央控制芯片，102液晶显示模块，103通讯接口电路，104日历时钟芯片，105按键输入电路，106 LED数码显示电路，200主控板，201中央控制芯片，202采样电路，203通讯接口电路，204输出驱动电路，205继电器组，206三端稳压器。

实施方式

本实用新型的热泵热水器的智能化控制装置应用于如图2的热泵热水器上。该热水器采用以R410A为制冷剂的压缩机，在环境温度为20℃的工况下，运行2小时后，180升的水箱热水温度达到了55度；在-5℃的工况下，运行4小时后，180升的水箱热水温度达到了50度。在长时间连续运行试验中，该控制装置在恶劣工况下无故障运行1000小时以上。

本实用新型的热泵热水器的智能化控制装置结构如图1所示，主要包括二部分：和液晶手操器100和主控板200。主控板200和液晶手操器100之间的通讯方式采样RS485方式，通讯芯片采用MAX3085E。RS485通讯方式提高了数据传输的可靠性，延长了距离通讯，最长通讯距离达1000米。

手操器100的中央控制芯片101采用微芯公司的PIC18F4525，其数据端口和通讯接口电路103的数据端口连接。液晶显示模块采用YEJHD1964A，以中文形式显示各种信息，例如：设定温度和水箱温度显示。手操器有6个按键：“ON/OFF”键，按此键设定热泵热水器的开关动作；“Reset”键，按此键能够快速返回到初始化操作界面；“Index”键，按此键进入定时设定和状态查询界面；“Up、Down”键，进行数据增加或减少的操作；“Set”键，进行数据确认操作；用户可方便地进行设定。手操器具有5个LED数码显示灯，分别指示热水器的5个不同状态：“运行”、“故障”、“制热”、“定时”、“化霜”。日历时钟芯片104采用PCF8663P，芯片PCF8663P内含了万年历算法，CPU1读取其数据后，能够实时显示年、月、日、小时、分钟；日历时钟芯片104设有电源保持电路，具有掉电记忆功能，当电控装置重新上电后，控制装置能够恢复正确时间。

主控板200上的CPU2采用微芯公司的PIC16F876芯片，该芯片采用Flash闪存技术，可重复编程，通讯芯片203采用MAX3085E，驱动芯片采用MC1413P，继电器组205中继电器1、2、3能够驱动单相220V/3A以下的负载，分别连接到水泵21、四通阀2和风扇，继电器4能够驱动单相220V/3kW以下负载，连接到压缩机。

Claims

1.一种热泵热水器的智能化控制装置，所述热泵热水器包括一由压缩机、四通阀、水热交换器、节流机构、空气热交换器组成的制冷剂循环回路和一由水热交换器、水泵、热水箱组成的热水循环回路，其特征在于：

该控制装置包括液晶显示手操器和主控板二部分，液晶显示手操器与主控板之间的数据交换采用RS485接口电路；液晶显示手操器的数据端口与其通讯接口电路的数据端口连接，主控板的数据端口与其通讯接口电路的数据端口相连，并通过该接口电路与液晶手操器上的接口电路连接，实现液晶显示手操器与主控板之间的数据通讯；

所述液晶手操器包括中央控制芯片CPU1、液晶显示模块，通讯接口电路、日历时钟芯片、按键输入电路及LED数码显示电路；液晶显示模块与中央控制芯片数据端相连，按键输入电路、日历时钟芯片与CPU1的输入端相连，LED数码显示电路与CPU1的输出端相连；

所述主控板包括中央控制芯片CPU2、采样电路、通讯接口电路、输出驱动电路和继电器组、三端稳压电路；CPU2的输出端连接到输出驱动芯片后，其输出进而推动继电器组对执行器件进行驱动；采样电路输入CPU2经A/D转换通道转换成数字量；三端稳压电路提供直流电源，作为整个控制装置的电源用。

2.根据权利要求1所述的智能化控制装置，其特征在于所述液晶手操器中的中央控制芯片为中央处理器CPU1，其数据端口和通讯接口电路的数据端口相连，并通过接口电路与主控板实现数据通讯；液晶显示模块采用全中文液晶显示器；日历时钟芯片内含万年历算法，向CPU1提供时间数据；按键输入电路由若干个可进行输入操作的按键组成，其输出端与CPU1的输入端相连；LED数码显示电路由可显示热水器的各种运行状态的LED灯组成，其输入端与CPU1的输出端相连。

3.根据权利要求1或2所述的智能化控制装置，其特征在于所述主控板中的中央控制芯片为中央处理器CPU2，其数据端口和通讯接口电路的数据端口相连，并通过该接口电路与液晶手操器实现数据通讯；CPU2的输出连接到驱动芯片，进而推动继电器组对执行器件进行驱动；采样电路包括温度采样电路与压力采样电路，设有对各受控点进行实时监控的传感器电路；三端稳压电路提供整个控制装置的直流电源。

4.根据权利要求2所述的智能化控制装置，其特征在于所述液晶手操器中的日历时钟芯片设有具有掉电记忆功能的电源保持电路。

5.根据权利要求2所述的智能化控制装置，其特征在于所述液晶手操器中的按键输入电路包括输入“开关”、“初始化”、“进入定时设定和状态查询界面”、“数据确认操作”及“数据增加和减少”指令的按键开关。

6.根据权利要求2所述的智能化控制装置，其特征在于所述液晶手操器中的LED数码显示电路包括可显示热水器“运行”、“故障”、“制热”、“定时”、“化霜”状态的LED灯。

7.根据权利要求3所述的智能化控制装置，其特征在于所述主控板上的温度采样电路由若干热敏电阻组成，温度采样点包括环境温度点、盘管温度点、换热器温度点、水箱温度点。

8.根据权利要求7述的智能化控制装置，其特征在于所述主控板上的温度采样电路检测到的温度值输入CPU2，经CPU2中的10位A/D转换通道转换成数字量。

9.根据权利要求3所述的智能化控制装置，其特征在于所述主控板上的压力采样电路包括高压开关信号采集点和低压开关信号采集点。

10.根据权利要求3所述的智能化控制装置，其特征在于所述主控板上的继电器组包括对水泵、空气热交换器中的风扇、四通阀、压缩机进行驱动的继电器。