Нагрев воды осуществляется 2-мя солнечными коллекторами, расположенными с восточной и западной стороны. Их работой управляет блок управления. Это позволяет нагревать воду солнцем когда оно находится на восточной или на западной стороне. При отсутствии солнца включается ТЭН. Схема системы приведена ниже.
Когда солнце восходит с восточной стороны, солнечные лучи нагревают нагреватель 1. Температура в нагревателе измеряется температурным датчиком 1. Когда температура превышает пороговое значение, установленное в блоке управления, открывается клапан 1 и включается циркулярный насос. Клапан 2 при этом закрыт. Вода из нагревателя 1 поступает в обогреватель бака и нагревает воду в баке. Как изготовить солнечный нагреватель своими руками можно найти в интернете.
Когда солнце переходит на западную сторону, вода в нагревателе 1 начинает остывать, а в нагревателе 2 нагреватся. Когда температура в нагревателе 1 опустилась ниже пороговой, температурный датчик 1 закрывается, при нагреве нагревателя 2 выше порогового значения клапан 2 открывается циркулярный насос включается и вода из нагревателя 2 начинает поступать в нагреватель бака. Применяются нормально закрытые электромагнитные клапаны 12В 1А.
Когда солнца нет и температура воды ниже порогового значения, установленного в блоке управления, включается ТЭН. Он нагревает воду на 20 градусов цельсия выше порогового. Это значение заложено в программе, выполненной в FLPROG. Применяется ТЭН 220В 1000Вт. Уровень воды в баке поддерживается насосом скважины, управляемым с блока управления.
Рассмотрим схему блока управления
Сердцем блока является Ардуино Нано. Для измерения температур в солнечных коллекторах и в баке применяются температурные датчики LM35. Для определения уровня воды в баке применен ультразуковой измеритель расстояния HCSR-04. Сигнал с частотой 40кГц с передатчика измерителя отражается от поверхности воды и поступает на приемник. Чем больше в баке воды, тем меньше время отражения от поверхности воды. Это время измеряется Ардуино. При наполнении бака водой на 100% насос отключается. Когда в баке остаётся менее 10% - насос скважины включается. Для установки порогов включения клапанов и ТЭН-а применяются переменные резисторы RV1 и RV2. Исполнительные устройства включаются с помощью релейных модулей. Информация отображается на LCD дисплее NOKIA5110.
Предусмотрено также ручное управление насосами. Подробнее на видео.
Перечень элементов, проект в PROTEUS с прошивками hex и скетчами для Ардуино, проект в FLprog в архиве