智能家居太阳能热水器控制系统设计.docx
版权申诉
142 浏览量
2022-11-12
14:09:25
上传
评论
收藏 11KB DOCX 举报
智能家居太阳能热水器控制系统设计
摘要：为满足智能化水平不断提升的家居系统控制需求，设计了太阳能热水器
控制系统。以太阳能热水器的实际应用情况为依据，完成了模糊智能太阳能热水
器控制系统的设计。该系统基于单片机 ＳＴＣ８９Ｃ５２ＲＣ ，通过数字温度
传感器的使用完成温度测量过程，采用过零固态继电器对加热棒进行控制，完成
对热水器辅助加热功能的模拟过程，从而能够根据设定的时间对输出功率进行智
能调整使水温达到设定值。单片机与触摸屏使用 Ｍｏｄｂｕｓ４８５协议完成通
信过程，根据检测获取的温度、液位值可自适应选择运行模式，为智能家居太阳
能热水器控制系统的完善提供参考。
关键词：太阳能热水器；模糊控制算法；智能家居控制系统
1.太阳能热水器控制系统设计
1.1 单片机系统
本文所设计的系统的智能控制器选用了单片机ＳＴＣ８９Ｃ５２ＲＣ（８０５１内核），
由于在对太阳能热水器进行控制时，系统涉及的运算量较小，需要处理及保存的中间数据较
少，因此无需外扩数据存储器，所使用的单片机内部ＲＡＭ及Ｅ２ＰＲＯＭ即可满足需求。
（２）温度控制执行器本文系统通过使用零固态继电器（输入控制端为３～３２Ｖ、输出端
为５Ａ／３８０Ｖ／５０～６０Ｈｚ）和加热棒（功率为５００～１ ０００Ｗ）执行水温
控制过程，通过对ＰＷＭ波的占空比（由单片机产生）进行控制进而完成对交流过零继电器
通断频率的控制，最终控制加热棒的功率完成温度控制过程。
1.2 温度测量
选用具有较强抗干扰能力的ＤＳ１８Ｂ２０（数字温度传感器的一种），无需标定不必
要温度，数据通信过程通过传感器的单总线接口并结合使用单片机分时复用原理实现。
1.3 时钟电路设计
以实现热水器热水的全天供应，本系统的控制器采用实时时钟完成准确的基准时间的提
供，具体通过采用ＣＭＯＳ技术的ＤＳ１２Ｃ８８７时钟芯片完成，在芯片内部集成时钟芯
片所需的晶振、电池及电路，在降低系统功耗的基础上实现了时间的高精度控制，此外该时
钟芯片还具备外围接口，可根据实际需要对时间进行设计，显著提高了系统的稳定性和时效
性。
2.模糊控制器设计
本文在设计太阳能热水器控制系统时采用了二维模糊控制器，模糊控制器的输入信号采
用温度误差（由ｅ表示）及误差变化率（由ｅｃ表示），输出控制量由Ｕ表示，单片机以获
取的Ｕ值为依据完成输出ＰＷＭ波的占空比的确定；输入信号还包括时间设置值，负责在时
间上优化占空比。系统中变量的基本论域为输入／出变量的实际变化范围，本系统中ｅ的基
本论域为［－２，＋２］、ｅｃ的基本论域为［－０．２，＋０．２］、控制量ｕ的基本论
域为［０％，１００％］。误差语言变量（由Ｅ表示）的模糊集合的论域取值范围为［－１
０，＋１０］，误差语言变量的变化率（由ＥＣ表示）的模糊集合的论域取值范围为［－５，
＋５］，控制量语言变量的模糊集合的论域取值范围为［０，５］。控制系统的输出语言变
评论0
最新资源