燃气热水器智能恒温控制.doc

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1、.燃气热水器智能恒温控制作者：雷向东盛永祥（万家乐燃气具）由热水器百科（.reshuiqibaike./）整理上传【摘要】本文介绍了一种鼓风式强排恒温燃气热水器的控制系统，并对其控制方式、硬件电路和系统软件作了较详细的分析。【关键词】自动恒温PID运算；比例调节阀PWM控制。随着人们生活水平的不断提高和小容量直排式燃气热水器的禁产禁销，大容量强排式燃气热水器逐渐被消费者所接受。特别是燃烧室紧闭、采用下部鼓风式强排恒温燃气热水器，以其体积小、出水量大、安全可靠、操作简单、自动恒温等优点倍受消费者推崇。由于控制系统中采用了单片机数字控制技术，使

2、其可靠性和各种性能指标得到极大的提高，为燃气热水器开辟了一个新的发展方向。下面介绍一下该控制系统。1.过热保护；2.水温检测；3.比例阀；4.风机；5.开水阀；6.显示操作面板；7.水流开关；8.点火器；9.风压开关；10.主控面板。一、控制系统及主要技术指标该系统以一个8位单机片为控制核心，比普通强排热水器增加了燃气比例调节阀、出水温度检测传感器和带速度反馈的交流调速电机，通过单片机对出水温度和风机转速实行闭环控制。即工作时，单片机根据用户设定的出水温度和出水温度传感器的实际测量值进行PID运算，调节电磁的比例阀的工作电流，从..而控制热

3、水器的耗气量，达到控制出水温度的目的：为了保护热水器的燃烧工况，单片机在控制出水温度的同时，根据耗气量的大小，调节双向可控硅的触发信号，改变风机转速，使送风量与燃气耗气量相匹配，进而实现最佳燃烧工况，达到节能环保的目的。系统主要技术指标：低水压起动≤0.03Mpa；恒温控制：精度±1.0摄氏度，超调量≤4℃，调节时间≤30秒；温度设度围：35℃~75℃；具有出水温度显示的故障提示功能；具有前、后清扫功能；具有软、硬件双重安全保护功能；其他性能符合GB6932-94国家标准和CJ/T3074-1998国家建设部标准的要求。系统控制方式示意图二

4、、系统结构热水器控制系统芯片采用8位单片机，该芯片系日立公司最新产品，它带有A/D、D/A转换接口，具有抗干扰能力强、运行速度快的特点。系统硬件结构由单片机配以电源电路、漏电保护开关、点火器及控制电路、比例阀驱动电路、开关阀驱动电路、风机驱动调整电路、火焰检测反馈电路、出水温度检测电路、过零检测电路、风机速度反馈电路、操作显示故障报警电路、过热保护开关、风压开关、水流开关、复位电路部分等组成。..控制系统结构示意图1.点火器及控制电路点火器由AC220V交流电接驱动，其中N1为自触可控硅，放电电压为DC130V。每当储能电路C1两端的电压达

5、到DC130V时，N1自动导通，C1中的电能通过N1和高压包T1的初级绕组，得到释放，并在T1的次级产生一个大约12~16kV的点火高压，该点火电压在热水器的点火极上产生点火火花，从而完成给热水器点火的功能。点火器及控制线路控制电路由单片机、三极管Q1和继电器CJ1，控制非常方便简单，而且将点火器与控制电路有效隔离，从而减少了点火器工作时给控制系统造成的干扰。由于用AC220V电压直接供电，使点火器具有了体积小、重量轻、线路简单等优点，还提高了点火效率高。2.开关阀、比例阀控制电路..开关阀、比例阀驱动电路燃气开关阀由单片机控制信号、点火信

6、号、火焰反馈信号及延时电路区控制，只有当以上四个信号有效时开关阀才能打开。工作时由于采用脉冲驱动方式，使得驱动电路的功率开关管工作更为可靠，同时节省电力、降低了功率元件温升。燃气比例阀驱动电路同样由单片机控制，控制输出为PWM波，其占空比的大小，是单片机根据设定出水温度和实测出水温度之差，再经PID运算后确定的。单片机通过输出PWM波控制比例阀的平均电流也即控制比例阀的开度，对热水器的火力进行无级调节，从而实现热水器出水温度的自动恒定。由于采用了PID控制算法，因此系统的控制精度和调节速度得到较大的提高。3.风机驱动调整电路风机驱动调速电路

7、风级采用双向可控硅驱动调速电路。风机电机工作电压为AC220V，通过调节双向可控硅的导通角可以改变电机的工作电压，实现风机调速。风机的工作速度由比例阀的开度决定，即风机控制信号MPWM波与比例阀控制信号VPWM波有一定的比例关系，当某一时刻的VPWM波确定后，单片机根据软件中设定好的计算方式，计算出此刻的MPWM波，再根据速度反馈信号，测到的过零信号输出MPWM波去控制风机的转速，实现风机的无级调速功能。这样使热水器始终保持最佳燃烧工况，达到节能环保目的。4.火焰检测反馈电路..火焰检测反馈电路如图所示，I1为电源变压器的一组绕组，输出的电

8、压为AC110V，该绕组的一端通过R1接到热水器的火焰检测探针上，热水器熄火时，该绕组呈开路状态，场效应管M1的栅极G点电位由于R3的作用呈正电位，场效应管处在导通状态，漏极D点