基于Wi Fi的熱水器系統設計

梁 芳 任成鑫

1 引言

隨著現代社會信息高速發展，智能家居系統也將成為發展趨勢。智能化家居是以住宅為主要載體，通過通信網絡、數字化家電、設備自動化等技術[1]，實現對熱水器等家電設備的遠程遙控[2]。本文通過WiFi來實現對熱水器系統的遠程控制[3]，用無線接入技術，可以減少成本，不需要鋪設線路，使得用戶可以直接設定最高溫度，在達到一定溫度后停止加熱。用戶不需要到指定位置進行熱水器的設定，只需要通過手機或電腦即可完成對熱水器的控制。

2 WiFi熱水器系統整體方案設計

熱水器控制器系統，選用DS18B20作為溫度采集器，所采集到的數據為數字量，可以直接送入單片機進行處理。水位量由水位檢測傳感器進行測量，水位檢測傳感器選擇RB-02S048A，它是通過一系列的平行導線線跡測量其水滴/水量大小從而判斷水位[4]，完成水量到模擬信號的轉換，輸出的模擬值可以直接被程序中的函數所應用。所測量的結果通過電子屏幕LCD顯示。熱水器系統在WiFi網絡下和手機相連接，實現在手機上顯示溫度以及水位，并要求在手機上設定所達到的最高溫度。因而選擇NodeMcu作為整個系統的WiFi感應[5]。

圖1 系統框圖

系統框架圖如圖1所示，系統的工作原理：

（1）arduino作為核心控制并協調整個系統；

（2）溫度采集器檢測到的數字水溫信號，直接傳送至arduino內，處理之后在LCD上顯示；

（3）水壓傳感器測通過具有一系列的暴露的平行導線線跡測量其水滴/水量大小從而判斷水位，并在LCD數碼管上顯示水位值；

（4）當arduino將溫度及水溫的信號發送到NodeMcu時，處于同一網絡的手機或電腦在web網頁（LCD上顯示的IP網址）中會顯示溫度及水溫。

3 系統整體設計

3.1 電路原理圖

根據各個器件的原理以及引腳圖，在軟件Protel99se中畫出各部分的元件引腳圖。

（1）單個模塊

表1 原理圖對應的模塊及名稱

圖2 水位模塊

圖3 溫度模塊

圖4 顯示屏

圖5 無線模塊

圖6 arduino

（2）整體連線

圖7 WiFi熱水器系統原理圖

表2 各部分連接表格

3.2 部分實物連接圖

圖8 硬件連接示意圖

4 結果測試

（1）本次實驗的最終成果

圖9 整體實物圖

圖10 溫度檢測器

圖11 水位檢測器

圖12 WiFi檢測器

（2）完成最終的連接后，給arduino以及WiFi NodeMcu連接電源后，LCD會顯示當前的溫度以及水位，結果顯示如下：

圖13 LCD的溫度及水位顯示

（3）手機或電腦先連接上名為ctrl的WiFi網絡，然后根據LCD屏幕上出現的IP地址，在網頁上登錄，得到的結果如下圖：

圖14 手機上顯示的溫度及水位

此次設計完成基于WiFi的熱水器系統，設定最高溫度，到達最高溫度時系統停止加熱，實現了溫度和水位的測量和顯示，通過WiFi網絡實現對熱水器系統的控制功能。