太阳能热水器工作原理

太阳能热水器是一种能够将太阳的光能转化成为热能的一种装置。阳光在穿过太阳能吸热管的第一层玻璃照射到第二层的黑色吸热层上，它就能将太阳光能中的热量进行吸收。第一层和第二层的玻璃之间是真空隔热的，因此它的传热速度将会大幅度的减少，这时被吸收的绝大部分热量就只能传送到玻璃管中的水中，这时实现了对水的加热。加热之后的水会沿着玻璃管的受热面往上进入到保温储水桶中，这时桶内的温度相对较低的水就会沿着玻璃管的背光面进入到玻璃管中进行补充，循环往复，使得保温同桶中的水不断进行加热。

太阳能热水器组成

上面我们了解过了太阳能热水器工作原理之后，小编再来介绍一下太阳能热水器它的组成部件有哪些。太阳能也是由多个部件所组成的电器产品，其中集热器、保温水箱、支架等都是太阳能的主要部件之一。

集热器：集热器是系统中的集热元件，它的功能相当于是电热水管中的电热管。太阳能集热器主要利用的是太阳的辐射热量，因此在进行工作时它的加热时间只能是在太阳照射度达到一定值的时候才能进行。

保温水箱：保温水箱就是一种能够存储热水的容器，通过集热管采集到的热水必须要使用能够保温的水箱进行储存，防止热水热量的损失。在太阳能热水器中它的容量是指热水器中可以使用到的水容量，但是却不包括真空管中的容量。在保温水箱中它的内胆是水箱的重要组成部分，因此内胆用材的强度和抗腐蚀性是非常重要的，如今较好的保温方式就是聚氨脂整体发泡工艺进行保温。

支架：支架是支撑热水器和保温水箱的一个架子，太阳能热水器使用的支架需要保证其结构的牢固，同时稳定器也要高，通常情况下太阳能热水器它的支架使用都是不锈钢材质制作。

控制部件：太阳能要进行运行，它的控制系统是不能少的，通常太阳能热水器中它的控制器都是自动上水、水满或者是断水并且显示出水温和水位，同时带有辅助电热的太阳能热水器还具有漏电保护，防干烧的功能。

下面跟小编一起来看看太阳能热水器电路图。

太阳能热水器电路图（一）

太阳能热水器上水自控电路图

太阳能热水器箩为人工上水，为了防溢，必须有人守候，甚为麻烦。设计的自控电路，用电视机交流关机开关作核心元件，结构简单、便于制作，成本低廉、安全可靠。原理见图。图中DF为全自动洗衣机进水电磁阀，线圈DL与K是彩色电视机的交流电源开关。变压器T与Dl、D2、C组成全波整流电路为控制电路提供电源。Q1、Q2组成复合管，既提高了功率，又增加了放大倍数。A、B两端接双芯线用作电极，双芯线由溢水管伸入水箱的溢水口附近。需要上水时，按一下自锁开关K，0F即通电上水．上水指示灯LED点亮，此时Q1、Q2均截止。当有水溢出时，A点经水接B点，Q1、Q2导通‘，K中的线圈DL通电，K解锁复位，整个电路自动断电，上水结束。这就避免了人工守候的麻烦。进水电磁阀与原上水阀并接，以便停电时手动上水。

太阳能热水器电路图（二）

如图为WTC-AI太阳能热水器电路图。该太阳能热水器的控制、显示电路采用三节5号电池供电。电路由水位检测及报警电路、水温检测电路组成。当水位检测一体化探头置于室外容器中，接通开关AK时若水箱中无水，所有的水位指示灯均不亮（即L1～L4发光二极管均熄灭）。当水位上升至A点时，③脚和公共点E（电池负极）通过水阻相连。③脚电位被拉低，则①脚翻转为低电位，L1（红灯）亮，指示水位已上升至整个水箱的5％；继续加水，当水位依次升至B、C、D点时，L2（绿灯）、L3（黄灯）、L4（橙灯）依次点亮。此时，由于IC⑧脚输出低电位L4亮的同时，经R7拉低S8550、b极电位，S8550导通，触发音乐IC2（S一088BD）驱动高响度蜂鸣器Y发声提示音。

当AK接通后，表M有电流流过，指示水温。RT为负温度系数热敏电阻，水温升高，其阻值变小，流过M指示大。L5为表头指示背景灯，接通电源即亮，w1、w2为表头调校电位器。

WTC-AI太阳能热水器电路图

太阳能热水器电路图（三）

8路电热水器顺序延时开关控制电路

本文针对一个用太阳能热水器和辅助电热水器来恒定水温的8路恒温电热水器。此电热水器天晴时，靠太阳能热水器提供热能；天阴下雨时，靠电热水器维持水温，电热水器一共有8个，每个热水器的功率是9KW，为了减轻合闸时的负载，用8只空气开关分别控制8个电热水器。使用时，只要开8次空气开关，不用时又要关8次空气开关。空气开关少了，水温升的慢，关少了，浪费电。为此，今天本文用89C2051制作了一个8路电热水器顺序延时开关控制器，能够更好的控制水温。如下图所示。

太阳能热水器电路图（四）

本机采用专用单片机SN8P1706实现。由于SN8P1706的优良性能，除了MCU之外仅仅使用少量必需的外围器件。与通用单片机相比，无须扩展ADC、显示驱动电路，不但节约了硬件成本，也简化了电路，提高了系统的稳定性和抗干扰能力，软件任务也得到了一定的减少。从成本、性能等方面全方位地体贴用户，这里介绍的低成本、高性能的太阳能热水器控制器为目前性能价格比最高的方案之一。它不但可以被热水器生产厂家直接采用，也可以供电子设计爱好者设计制作参考。

控制器的操作使用方式自然合理。S1用来切换操作状态。控制器有“直接控制”和“参数修改”两种工作状态。按S1键显示“00”，控制器进入“直接控制”状态，显示“01”、“02”、“03”、“04”分别表示“设定水位上限”、“设定定时上水时间”、“设定定时加热时间”、“设定加热温度”。

进入“参数修改”状态后，S2、S3用来修改规定的参数，S1接受本次修改，并切换到下一个参数，S4取消本次修改。进入“直接控制”后，S2用来手动上水，S3用来手动加热，S4用来停止加热或上水;若水位已经超过设定水位上限，或水温已经超过设定温度，“直接控制”将不起作用。

设定水位上限：控制器可以监测6个水位，上限水位可以由用户设置，水位上限设置范围为位置3、4、5、6。　　设定定时上水时间：每天在规定时间检查水位，并上满。若设定时间为00或大于等于24，则取消自动定时上水。　　设定定时加热时间：每天在规定时间检查水温，若水温低于设定温度，则接通电加热器，将水温加热到设定温度。若设定时间为00或大于等于24，则取消自动定时加热。

设定加热温度：定时加热温度也可以由用户设定，可设定范围为20℃～60℃。

轻触自锁开关电路图（一）

轻触式自锁电子开关

本例介绍一款9路轻触式自锁电子开关，它具有操作时无换档噪声、无机械磨损等特点，可取代传统的机械式琴键开关。

电路工作塬理

该轻触式自锁电子开关电路由电源电路、单稳态电路、受控多谐振荡器、计数分配器和控制执行电路组成，如图所示。

电源电路由电源变压器T、整流桥堆UR、滤波电容器C4、C5和叁端稳压集成电路IC3组成。

单稳态电路由四与非门集成电路lCl（Dl-D4）内部的Dl、D2和电阻器R3、电容器C3组成。

受控多谐振荡器电路由lCl内部的D3、D4、电阻器R2、电容器C2和蜂鸣器HA组成。

计数分配器电路由十进制计数/脉冲分配器集成电路IC2、发光二极管VL0、电阻器Rl、R4、R5、电容器Cl、复位按钮S0和控制按钮S1-S9组成。

控制执行电路由发光二极管VLl-VL9、电阻器R6-R14、晶体管Vl-V9、继电器Kl-K9和二极管VDl-VD9组成（限于篇幅，图中S2-S8、VL2-VL8、R7-Rl3、K2-K8、VD2-VD8、V2-V8均末画出）。

交流220V电压经T降压、UR整流、C5滤波、IC3稳压后，为单隐态电路、受控多谐振荡器和控制执行电路提供+l2V工作电压。IC2在通电后复位，其YO端输出高电平，Yl-Y9端均输出低电平，VL0点亮，VLl-VL9均不亮，V-V9均截止，Kl-K9均处于释放状态。在未按动Sl-S9按钮时，IC2的13脚为高电平，IC2处于锁定状态，单稳态电路处于稳态，D2输出高电平，使受控多谐振荡器处于停振状态，不能为IC2提供计数脉冲，HA也不发声。

当按动S1-S9中某按钮时，将会在IC2的13脚产生一个低电平脉冲，使单稳态电路由稳态变为暂态，D2输出高电平脉冲，使受控多谐振荡器振荡（振荡频率约6kHz）工作，为lC2提供计数脉冲，与该按钮相对应一路控制执行电路中的发光二极管点亮、晶体管导通、继电器吸合;同时驱动HA发出鸣叫声，作为换档提示信号。

例如，按动一下S9时，IC2第11脚（Y9端）输出的低电平经S9加至13脚，使DZ输出高电平。受控多谐振荡器为lC2的14脚提供计数脉冲，当计人第9个计数脉冲时，IC2的11脚输出高电平，此高电平一方面使单稳态电路由暂态变为稳态，受控多谐振荡器停振，IC2停止计数，11脚恒定为高电平;另一方面将VLg点亮，Vg导通，Kg吸合，其常闭触头接通。59断开后，IC2的13脚恢复为高电平，使lC2处于锁定状态。

若按动-复位按钮SO，则IC2强制复位，YO端输出高电平，使V叨点亮，Yl-Y9端均输出低电平，VLl-VL9均熄灭，Kl-K9均释放。

元器件选择

Rl-R14选用1/4W碳膜电阻器或金属膜电阻器。

Cl、C3和C4选用独石电容器或涤纶电容器;C2选用高频瓷介电容器;C5选用耐压值为25V的铝电解电容器。

VDl-VD9选用1N4001或1N4007型硅整流二极管。

VL0-VL9均选用φ3mm的发光二极管，VLO选红色，VLl-VL9均选绿色。

UR选用lA、5OV的整流桥堆。

Vl-V9选用C8050、3DG8050型硅NPN晶体管。

ICl选用CD401l或CC4011型四与非门集成电路;IC2选用CD4017或CC4017型十进制计数/脉冲分配器集成电路;lC3选用LM7812型叁端集成稳压器。

Kl-K9选用4098或4088、JZCZZF型l2V直流继电器。

S0-S9均选用微型动合（常开）按钮。

T选用3-5W、二次电压为l5V的电源变压器。

HA选用HTD27型带助声腔的压电蜂鸣片。

轻触自锁开关电路图（二）

自锁互锁电子开关电路图

1、开关特点

开关的核心器件为四运放LM324，经巧妙设计，使每个运放有两重功能，电压比较器和施密特触发器。电压适用范围宽，档位可任意设计，假如加一档空档，可作为总复位，与数字电路配合时，可用同一电源，开关的输进输出电平符合数字电路的接口电平，由于运放的输进阻抗高，开关的输进电流小，可以用轻触开关。导电橡胶。薄膜开关作按键，或光、电、磁等转换信号驱动，可用三极管。可控硅。继电器等。

2、电路原理

每档电路相同，图中只画出三档。电阻根据电压选用，以保证开关可靠工作，尽量选用大阻值。

接通电源，R1、R2分压，为各运放反相端提供高电位，使各运放输出低电位。接通任一键，对应运放的同相端获得高电位，高于反相端1.4V（二极管压降），输出变为高断开关按键。因有R3、R4分压的反馈，同相端电位仍高于反相端，输出端维持高电位。当另一个键接通时，电路重复上述过程，同时，通过两只二极管D1.D2使所有运放的反相端电位高于R3。R4分压形成的同相端电位，所以输出端由高变低。总之，每一次按键，只有该运放输出高位，其余的都是低位，这就是开关的自锁互锁。

轻触自锁开关电路图（三）

简单的停电自锁开关电路

电网供电正常时，它象普通开关一样使用。按一下K1，220V交流电经R1和R2分压给双向可控硅提供一触发电压，使双向可控硅导通。可控硅导通后，在电源电压正半周期间，少量电流经R4、D向C充电，同时经R3、R2分压触发可控硅；在负半周期间，C向R3和R2放电并触发双向可控硅，这样使双向可控硅继续导通，保证负载正常工作。一旦电网突然停电，C上的电荷经R3和R2放电。在电网恢复供电后，由于K1常开，C上又无电压，不能使双向可控硅触发导通，电路呈断开自锁状态，因此没有电流流过负载。只有重按一下K1，负载才能正常工作，从而有效地防止了因断电后恢复供电造成的浪费和事故。常闭按钮K2用于正常供电情况下关断电路。

轻触自锁开关电路图（四）

双自锁轻触开关电路

轻触自锁开关电路图（五）

12V轻触开关自锁电路

普通的转换开关或拔动开关，长期使用，其动作机械与触点易磨损，同时，由于大电流的冲击触点也极易烧蚀。现介绍一种简单电路可以取代这种开关。

电路如上图所示，在未按AN时，SCR1不导通，继电器或接触器K不动作，相当于“断开”状态。按一下AN时，12V电压经R1、AN、VD1为SCR1提供触发电流使其导通，K得电，触点接通负载工作。由于电容两端电压不能突变，因而SCR2在按下AN时不导通，电流经R3、VD2向C充电。若再次按下AN时，此时电容C上的电压做为SCR2的触发电压，使SCR2在AN闭合时导通，SCR1的阳极电压降低，SCR1截止，K释放。电容C通过R2、SCR2的控制极、阴极进行放电，电路恢复到原来状态。从而实现自锁作用。

元件选择：继电器K选用JRC－5M，其电参数为DC12V，绕组阻值850Ω，触点容量为DC27V1A（也可根据实际负载选用）；AN选用点动按钮，如电气操作用的LA19－11J等；其它元件如附图所示。

在调试中应反复调整R2、R3、C的数值，使按下AN时，电路不误动作，而K释放后片刻再按AN，则K能立即得电。

轻触自锁开关电路图（六）

一般轻触自锁开关是由机械按键和弹簧构成互锁而完成自锁功能的。机械按键与弹簧都会因时间长而失去自锁性，往往容易损坏。根据机械式轻触自锁开关的特性，设计了这款电子式轻触自锁开关，有十个键可单一形成互锁。这种电子自锁开关，不仅可以替换产品中的机械式轻触自锁开关，也可在新产品设计中应用。用它更换了老式彩电的调谐按键+也用它设计了单片机电路中的键盘电路。

一、电路原理

电子式轻触自锁开关电路如图所示。当电源接通后，IC24017的Qo端输出高电平（电路接通电源QO端复位到高电平状态）其余Q1—Q9输出为低电平。在未按下K1—K9任一键前，由于Qo输出高电平，T1基极加有高电位而使其T1导通，IC1555时基电路④脚为低电位，IC1不工作。同时由于Q0的输出经过DO1、RO加到IC213脚，使其IC2内部封闭，IC2（14）脚不管有无脉冲，都不会工作。如需要选择K4按键控制电路工作，按下K4时，T1基极将被拉为低电位，T1截止，此时IC1④脚变为高电平，IC1工作。同时IC2（13）脚为低电平时，IC2电同时工作。当IC2（14）脚接收到IC1产生的第4个脉冲后，Q4输出一个高电平，此时的高电平使其T1导通，IC1停止工作，IC2（13）脚电位也变为高电平。因此，K4所控制的电路工作，即电路所在开关自锁。其他路数自锁过程完全一样。

二、注意事项

在该电路中注意两点：

1．当按键按下时，由于同时将所在支路电容上充满的电荷释放，在按键松开后需要一定时间对该电容器充电，所以T1管截止和IC2的（13）脚低电平均可保持一定的时间。在制怍时，可让IC1频率高些，一般取10KHz左右即可。同时也可遗取所在支路电容容量大些，一般选择100μF即可满足。

2．由于该电路为控制电路，所以应将控制电路和该电路隔离，即控制执行机构器件应选用光电耦合器、继电器及其他能隔离的执行器件。这些控制的执行机构器件连接在按键支路中即可。

图中二极管选用1N4001，Rl～R9选8．1kΩ电阻CO~C9依次应根据情况选用容量从大到小，才能实现文中功能。