燃氣熱水器智能水溫控制的EDA實現(xiàn)

為使各個火排的使用壽命均衡，采用動態(tài)方式控制各燃燒段的工作狀態(tài)：若本次工作燃燒段的優(yōu)先順序為a、b、c，下次便自動轉(zhuǎn)換為b、c、a，依次類推。這樣就可避免一部分燃燒器片大部分時間處于工作狀態(tài)，而另一部分只有在較大熱負荷的燃燒狀態(tài)時才用得上的情況，這會因工作時間差別較大而造成燃燒器片工作壽命相差很大，從而影響熱水器整體的使用壽命。

3.2 燃氣閥及風機調(diào)節(jié)模塊

使用中有多種因素會引起水溫的波動，如水壓、氣壓的變化，用戶人為改變水流量等。為盡可能減小熱水器出水溫度的波動幅度，采取溫度反饋控制方式，即控制器將檢測的出水溫度與設(shè)定溫度進行比較，利用其差別調(diào)整燃氣流量：若出水溫度大于設(shè)定溫度，則減小燃氣比例閥的開度，反之就增加燃氣供應(yīng)量。這種一般的反饋控溫需等水溫發(fā)生變化后才能產(chǎn)生調(diào)控信號，顯然具有一定的滯后性，適用于水溫波動不大的情況。鑒于多數(shù)情況下水流量的變化會引起較大的出水溫度波動，上述控制方式會使得水溫穩(wěn)定時間加長。為使水流量發(fā)生變化時水溫變化及溫度穩(wěn)定時間盡可能小，增加一個控制燃氣供應(yīng)量的因素DD水流量的變化：在出水溫度變化之前先由水流量的變化信號同步控制燃氣的供應(yīng)量，再結(jié)合溫度反饋控制，可得到有效的恒溫效果。

燃氣熱水器的一個重要性能指標是熱效率，新的《家用燃氣快速熱水器能效限定值及能效等級》又提高了燃氣熱水器的能效標準。燃燒的穩(wěn)定性是影響熱水器熱效率的主要因素之一。保障燃燒穩(wěn)定進行的措施是盡量使燃氣與助燃空氣充分均勻地混合，這就要求風機轉(zhuǎn)速與燃氣的調(diào)節(jié)同步進行：任何時候調(diào)節(jié)燃氣閥開度時，均同時改變風機轉(zhuǎn)速，如圖3所示。

圖3 燃氣閥及風機控制仿真波形圖

3.3 保護輸出模塊

在洗浴出水溫度過高或到達燃燒定時時間時自動關(guān)閉燃氣閥及風機，以避免洗浴過程中意外事故的發(fā)生。盡管燃氣熱水器已采取了防干燒、防燃氣泄漏等保護措施，為安全起見本設(shè)計又增加了防燙傷功能：除了特殊需要高溫熱水以外，洗浴用水水溫設(shè)置為55℃以內(nèi)，若出現(xiàn)出水溫度過高的情況，保護輸出將自動關(guān)閉燃氣總閥，并在一定延時后關(guān)閉風機。另外熱水器一次工作超過設(shè)定時間，系統(tǒng)也會做相同的保護措施。此模塊的仿真波形如圖4所示。

圖4 保護輸出模塊仿真波形圖

圖中chsh和cswg分別為定時超時和出水溫度過高（如設(shè)為大于60℃）的信號節(jié)點，由各自相關(guān)電路產(chǎn)生，高電平為有效信號；bh則為高電平有效的保護輸出信號。有效輸出信號被時鐘鎖定，直至熱水器停止工作。

4 結(jié)語

該設(shè)計采用了用于電子產(chǎn)品設(shè)計中比較先進的EDA技術(shù)，該技術(shù)具有設(shè)計靈活、修改快捷、調(diào)試方便、研制周期短等優(yōu)點[3]，且設(shè)計出的電子產(chǎn)品具有高可靠性和較高的性能價格比，極具市場競爭力。如本設(shè)計中參數(shù)的改變、增多、調(diào)整等均可以不需要硬件電路的支持而方便地直接從VHDL代碼描述中進行修改。本設(shè)計實現(xiàn)的智能型燃氣熱水器恒溫控制器，可以實現(xiàn)快速加熱，迅速穩(wěn)定，準確恒溫的恒溫效果。該控制器的應(yīng)用將提高燃氣熱水器的市場競爭能力，為人們提供舒適的洗浴條件，讓使用燃氣熱水器成為一種享受，從而提高人們的生活質(zhì)量。