热水器基本的系统和设计方式

　　热水器在我们的生活中也是个很简单使用的家电，更是很容易选择到不适合自己家中的一类家电，我们呢只有正确了解了他的系统功能知识，我们才能把这些不好解决的问题解决好，接下来就和我们驰江家修维修一起来学习更多热水器的知识吧;

　　一、总体设计和系统功能

　　本控制系统针对热水器进行控制，远程操作部分与主控制器以串口连接，智能家居中温度控制节点与主控制器形成一个GPRS网络相互通信，所以通过外部移动终端就可以实现与主控制器的通信从而实现对智能家居中热水器的温度节点的控制。

　　当然也可以由主控制器来直接控制温度节点的运行，这样更快捷。

　　主控制器发送控制命令给温度节点，温度节点收到命令后进行相应分析并做出相应动作，然后返回最终的状态给主控制器，主控制器通过串口将各节点的信息发送到远程操作系统或直接显示到自带的显示液晶上。系统结构图如图1所示。

　　本系统的终端设备采用模块化的结构设计思想，将终端设备分为主控模块和各个功能模块。

　　主控模块和各功能模块之间有统一的或者特定形式的接口，可根据实际情况选用不同的功能模块。

　　各功能模块又包含多个节点，每个节点即为通信的一个终端，各节点之间相互独立，某一个节点出现故障时不会影响到其他节点的运行。

　　二、热水器控制系统的几个主要模块功能如下：

　　(1)按预设的温度对水胆进行加热控制：在水胆温度到达预设温度后自动停止加热，低于预设温度时自动恢复加热。用户可根据实际情况自行设定水胆温度，例如热水需求量大时可调高水胆温度以满足用水需要，而热水需求量少时则可将水胆温度调低以减少热量散失。

　　(2)可控恒温和定时加热：用户可在实际范围内任意设定出水温度，由嵌入式设备控制按照用户设定的温度恒温出水;同时可设定开机时间和关机时间，使热水器按设定的时段定时加热。

　　(3)温度与时间的LCD显示：显示温度及时间。

　　(4)自动报警：在系统检测到有故障现象时，发出报警信息，该信息通过GPRS网络及时传回远端的终端，并进行漏电保护和干烧防护。

　　(5)远程控制：在控制端界面显示各个终端的运行情况、当前的实时温度信息，用户指令通过控制端下发到采集端，最后通过采集端回传终端所需要的信息。

　　用户可以通过移动终端控制热水器的开关和温度设定等，并可查询热水器的工作状态。

　　三、 系统硬件设计

　　热水器硬件电路主要由温度采集模块、主控制器模块、电加热功率驱动模块、电源管理模块、无线传输通信模块和显示模块等组成。

　　1、检测原理

　　为对水胆水温、出水温度进行控制及显示，需对水胆水温与出水温度进行检测。

　　本设计采用的温度传感器是负温度系数(NTC)热敏电阻，利用其阻值随温度变化而改变的特性进行温度检测。此热敏电阻的阻值与水温的特性表达式为：

　　其中，RT0为水温在T0时的电阻值，T0为室温值，即25℃，β是材料的系数。

　　NTC热敏电阻分别安装在水胆和混水管内以达到测温目的。由温度转换电路将温度值转换为电量，输入到嵌入式系统的电压采样电路并进行模数转换，从而测量到水胆和混水管内的水温度值。

　　2、 温度转换电路

　　图2所示为温度转换电路，其中RT1、RT2分别为安装于水胆和混水管内的NTC热敏电阻。当水胆内的温度和混水管内的温度发生变化时，RT1、RT2的电阻值也随之改变，STM32处理器的PA0、PA1端口上的电压也相应地发生变化。PA0、PA1是STM32的模拟量输入端，分别用于检测电阻R01、R02上的电压，然后由STM32的A/D转换电路进行转换，从而测出其对应的温度。

　　3、无线传输通信模块设计

　　无线传输通信模块分为两大部分：主控模块和无线收发模块。主控模块由微处理器、Flash ROM、SDRAM、复位电路、电源电路等组成。

　　四、主要零部件的介绍

　　1、漏电保护电源线

　　其漏保原理同前面所讲的漏电保护芯片一样，当可控硅触发时，带动漏保插头里面的执行机构，从而断开电源。

　　2 、液涨式温控器和限温器

　　外形见下面图片,第一张为温控器,第二张为限温器.

　　温控器是单极,可手调温度,能够自动恢复;而限温器是双极,没有手柄,不可以调节温度,且在断开时,不能自动复位,必须手动复位.

　　3、突跳式限温器和温控器

　　两者的主要区别：限温器不可自动复位，而温控器可以自动复位

　　两者均是靠金属片来感测温度，不同点是温控器的金属片在温度降低到设定的时候，可以自动恢复;而限温器则不行。

　　4、水温测量程序设计

　　水胆和混水管内水温测量得到的温度值均采用相同的数值处理方式，将模数转换的数据进行处理，并作为水温值。

　　将处理过程设计成子程序，以便调用，实现数据处理。不用水时，不必对混水管内的水温进行测量。其中在初始化转换通道及启动转换开始后的采样阶段要满足最小采样时间t。

　　5、 GPRS无线数据传输模块

　　首先通过SPI总线将温度采集处理模块采集到的数据传送到处理器，然后经由串口AT指令传输到GPRS模块，最后发送到GPRS网络，这就需要在STM32平台上构建操作系统。本文在移植Bootloader内核源码包的基础上,首先通过对内核作适当的配置和裁剪，然后使用交叉编译工具将文件编译成内核镜像文件, 最后通过Bootloader下载到设备上运行。同时,为了便于使用和进行应用程序的开发，还要组建文件系统。

　　GPRS模块包括具有登录GPRS网络功能的芯片及相应的协助处理数字电路，通过通信协议与STM32控制器实现串行通信。传输过程中，把数据压缩为数据包，通过Internet网络接入的指定服务器，送到控制中心的控制主机。其中数据的发送和接收均按照自定义的点到点传输通信协议，确保所传数据的安全以及发送和接收的可靠。

　　热水器基本的系统和设计方式，我们今天为大家讲解的是一些我们热水器的一些系统知识，如果有不是很了解的小伙伴，我们也可以把他当做一个业余知识去了解感谢打家的支持，大家有其他想要了解的知识，可以直接拨打服务热线电话，我们为大家讲解更多问题。