一、电路组成
本测控仪电路由EM78P156单片机、显示电路、键盘电路、报警电路、电磁阀驱动电路、水位检测电路、水温检测电路等组成，外观如图1所示，电路组成框图如图2所示。
二、各部分电路工作原理
1、EM78P156单片机
EM78P156E是8位单片机，具有低功耗、高速度等特点，内部含有看门狗RAM、ROM、可编程计时/计数器、内外部中断、SLEEP 模式及双向三态I/O口等电路，其引脚功能见表1，主要参数和特点如下:
(1)工作电压:2.5V~5.5V
(2)工作频率范围:采用晶振时为0~36MHz;采用RC振荡器时为0~4MHz(5V)；
(3)低功耗:在5V/4MHz条件下的电流消耗为2mA，在SLEEP(低功耗模式)时为1uA;
(4)具有多种振荡形式，带有SLEEP省电模式;
(5)内含14个特殊功能寄存器，含48X8bit内部RAM;
(6)可由软件控制双向I/O口，以构成上拉电阻、下拉电阻或集电极开路输出。
电路中，15、16脚外接4MHz晶振，为单片机提供时钟;④脚直接接5V电源，高电位复位;③脚定时端接5V电源⑥脚外接温度传感器，将温度的变化转换为电位的变化，为单片机提供比较信号。①脚外接水位传感器，将液位变化转换为电位变化，控制指示电路和继电器驱动电路。⑦脚外接灵敏度调节插座，提高控制灵敏度。
2、水位、水温显示电路
水位分缺水、20%、50%、80%、100%五挡，均用蓝、绿、黄、红发光二极管来指示。水温测量范围为0°C~99°C，用两个八位LED数码管显示。LED显示器是电流型控制器件，其工作电流为2mA~20mA，本电路中LED采用共阴极接法，并省去了限流电阻，由单片机控制，通过⑥~13脚输出LED驱动信号，动态显示实测的水温和水位。
3.水位、水温传感器
本传感器采用耐高温耐腐蚀的导电硅胶与不锈钢进行挤压成型，并将温度传感器置于水位传感器的中间，双重公共极，防止溢流，传感器尾部接线采用插头插接。
传感器外形如图3所示，结构如图4所示，内部电路连接如图5所示，其输出一般是4条线，其中两条是传递温度信号的，另外两条是传递水位信号的。用万用表Rx1k挡测量，阻值在7kΩ~10kΩ的是温度线，另外两条就是水位线，水位线的阻值一般在60kΩ左右。
单片机内置非对称式多谐振荡器电路，将水位传感器的等效电阻大小转换为振荡信号频率的高低，再由内置的计数器对频率计数，实现水位的测量。水位和温度的检测电路都是由电阻组成的，所以它没有极性，接头可以互调。传感器通过CN3插座将水位和水温信号传送至单片机的①、⑥脚。
4、电磁阀驱动电路
电磁阀实物如图6所示，额定电压为直流DC12V，本电磁阀设有单向止回功能，并安装有过滤网，工作时有微热感及轻微震动现象。
传感器通过水位探测或水温检测将数据传输到单片机，经内部电路计算比较后从②脚输出3.7V直流电压，经D5及R4限流后驱动Q1(TIP41 )饱和导通，如图7所示，从而使电磁阀线圈中有电流通过，打开阀芯上水。可选用有压阀或无压阀，有压阀工作压力为0.02MPa~0.8MPa，适用于直供水;无压阀工作压力为0.005MPa~0.8MPa，适用于水箱供水或低水压供水。
5.报警电路
报警电路的核心元件是蜂鸣器，测控仪检测水箱中的状态后发出报警信号由⑧脚输出驱动信号，经R7限流后使蜂鸣器发声，提醒用户进行操作。
6.键盘电路
与单片机⑨脚相连的按键SW2是用于手动上水，与⑧脚连接的按键SW1用于水位设置。当按一下sW1时， 20%水位指示灯亮，表明要上水到20%;当按两下水位设置键时， 50%水位指使灯亮，表明要。上水到50%;当按三下水位设置键时，80%水位指示灯亮，表明要上水到80%;当按四下水位设置键时，预置水位为100%，表明要上水到100%。
7.电源电路
本测控仪电源采用12V变压器降压，经D1~D4桥式整流，C2滤波，输出12.6V直流电压，一路直接送到电磁阀驱动电路，另一路经R1降压，U1(LM7805 )稳压后输出+5V直流电压，供给单片机及蜂鸣器。
8.整机工作原理
接通电源后，单片机首先完成复位，利用热敏电阻和液位传感器检测水温和水位，并加以显示，然后根据水温水位情况进行控制。图中R17、R19为热敏电阻，用来补偿因元件参数变化而产生的误差。当处于缺水状态时，蜂鸣器发声，缺水指示灯亮，延时15分钟，若温度不超过90°C，自动上水至预置水位;若温度高于100°C(以免空晒后上水造成炸管)，不上水。
太阳照射，水温上升，当温度超过609C且水未满时，打开电池阀上水至50°C;防止出现低水量、高水温的不合理现象。晚上，若热水已用完，延时15分钟后上水;若热水未用完，不上水，以保证热水充分利用;第二天太阳出来后，利用温控上水。在上水的过程中，若水压过低或出现停水情况，智能仪会自动进入低水压上水模式，这时声光报警，并间隔30分钟启动上水，若30分钟内不能使水位上升一挡，则停止30分钟，然后再启动，反复循环，以免电池阀长时间通电而烧毁。
三、常见故障维修
故障现象1:开机能自检，水温显示65°C，水位显示20%。按上水键后，上水指示灯亮，20%水位指示灯闪烁，但5分钟后水温不下降，水位指示灯不变化。分析检修:测控仪开机能自检，水温显示65°C，水位显示20%，按上水键功能显示正常，说明单片机复位及初始化正常，水温水位传感器正常，线路正常，电源正常。根据水温不下降来看，应是热水器水箱中没有加入冷水所致。在加水状态下，手摸电磁阀外壳无温度，拆开电磁阀上盖，测线圈两端电压为0V。打开测控仪，接好电磁阀线圈的连线，在加水状态下测驱动管Q1基极电压为4.5V，这说明Q1的b-e结已开路，用BU406代换后重新加水，Q1基极电压为0.7V，进入饱和状态，电磁阀在加水开始时有吸合声，管道中有明显的水流声，1分钟后水温降至61°C，加水功能恢复。
故障现象2:开机不能自检，水温、水位均不显示，无法加水。分析检修:测电源插座处有AC220V交流电。拆开机壳，测变压器次级12V电压正常，三端稳压器U1③脚输出的+5V电压正常，表明电源正常。检查MCU正常工作的三个条件:+5V工作电压正常;因复位脚直接与+5V相连，则复位也应正常;晶振两端电压分别为0.6V和0.3V。试用一只4MHz晶振代换原晶振后开机，蜂鸣器发出蜂鸣声，故障排除。众
网友评论