CN101794982A - 饮水机防干烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种饮水机防干烧装置，由控制电路和加热电路组成：其中所述加热电路由加热容器，电加热器组成；所述控制电路由传感导线电路，电压比较器，开关三极管，继电器等组成。所述传感导线电路具有一条或两条传感导线，所述传感导线均连接到加热容器中，并设置一个基准水位值，当加热容器中的水位高于基准水位值时，信号电压经电压比较器进行比较后输出高电平，开关三极管导通，继电器常开触点闭合，从而控制电加热器通电进行加热；当加热容器中的水位低于基准水位值时，信号电压经电压比较器进行比较后输出低电平，开关三极管截止，继电器常开触点断开，从而控制电加热器断电停止加热。所述饮水机防干烧装置使用AC220V市电供电。

Description

饮水机防干烧装置

技术领域

本发明涉及饮水机技术领域，尤其是涉及一种饮水机防干烧装置。

背景技术

目前，饮水机已是一种使用十分广泛的家用电器，而在大量饮水机被使用的情况下，因缺水干烧而烧毁饮水机继而发生火灾的情况时有发生。因此在饮水机设计中防止干烧装置是十分有必要的，而饮水机中的防干烧装置必须控制饮水机加热容器中的水位，以达到防干烧的目的。目前的现有技术中，控制饮水机加热容器水位的技术主要有以下几种：

一、浮子——干簧管法，将带有磁钢的浮子浸泡在水中，干簧管置于容器的外壁上或密封的管中，带磁钢的浮子可沿着管子作上下运动。这种方法的作用原理是：随着水位的升降，浮子作上下升降的机械运动，控制干簧管的通断，通过作为控制执行机构的注水电磁阀的开启、闭合，或电加热器的通电、断电，以达到防干烧的目的。此方法存在以下的缺点：饮水机使用一段时间后，容器和管壁上会沉积一层粘性水垢，会阻碍浮子作机械运动，导致系统出现控制错误。

二、光电法。将红外发射接收管置于容器壁上，浮子泡在水中。这种方法的作用原理是：用浮子是否遮挡红外光来判断水位是否在所控制的位置，以达到防干烧的目的。此方法也存在以下缺陷：第一，与上述第一种方法一样，容器壁会结垢而影响浮子的上下运动，第二，容器壁必须是透明的，故应用范围受到严重影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是针对上述现有技术的不足，而提供一种饮水机电子式防干烧装置，本发明主要用于饮水机，也可用于其它类似的设备，例如电热水器上。

本发明的技术方案如图1示。首先，我们应注意到两种情况：第一、市政电网在把AC220V的交流电输入用户之前，已经将中线N良好地接地；第二、饮水机生产厂商在饮水机出厂时，一般均采用三芯插头，为了用电安全，三芯插头的E端已经与加热容器的外壳相连接，加热容器一般用金属制作，因而加热容器中的水也已经良好接地。

参考图1，当加热容器中的水位高于A时，传感导线被浸没，当AC220V负半周时，电流I₁将按E(中线N)→水→R₅→D₅(整流)→经过C₅//C₆滤波→R₄→R₃→D₂→C₁//R₁降压→相线L的路径流通。

在此路径下，只要选取适当阻值的R₃，就可以获得需要的控制电压信号U₁。

有了此控制电压信号U₁，就可以将U₁加到电压比较器上，当U₁的值大于电压比较器的基准电压时，电压比较器输出高电平，此高电平触发后续的开关三极管导通，带动继电器的常开触点闭合，饮水机的电加热器就与AC220V交流电接通，开始加热。

当容器中水位低于A，传感导线未浸没在水中时，I₁＝0，U₁＝0，电压比较器输出低电平，开关三极管截止，继电器常开，触点断开，电加热器断电停止加热，从而达到了饮水机防干烧的目的。

以上防干烧的过程可以用表1总结。

表1

加热容器水位	信号电压	电压比较器输出端	开关三极管	继电器常开触点	电加热器
						高于A(有水)	U1＞0	高电平	导通	闭合	通电加热
低于A(缺水)	U1＝0	低电平	截止	断开	断电停止加热

由于直流电容易在水中产生结垢，且加热容器的金属壁易被电腐蚀。因此本发明进一步采取下列技术措施：

在图1，C₁//R₁、C₂//R₂为降压电路，D_W1为稳压二极管，C₃//C₄为滤波电路，它们共同作用为开关三极管、继电器、电压比较器提供稳定的直流电源，R_L1是向开关三极管、继电器、电压比较器方向看去的等效电阻，且R_L1远小于R₅。

在AC220V的正半周，将产生按下述回路流通的电流I₂：相线L→C₁//R₁→D₃→R_L1→R₆→D₆→R₅→水→E(中线N)。由于C₁//R₁与C₂//R₂为对称的降压电路，R₄+R₃的阻值与R_L1相当，而且R_L1远小于R₅，I₁与I₂的大小主要是由R₅及C₁//R₁、C₂//R₂决定，所以I₁≈I₂。这样，传感导线上流通的是50Hz的交流电，可以解决传感导线上结垢、容器壁电腐蚀的问题。

此外，在AC220V的负半周时，由于加热容器中的水与E及中线N连通，因此是接地的，故不存在安全问题。在AC220的正半周，经C₁//R₁和高阻值电阻R₅的两次降压，水中的电压已降为安全电压，加之水是接地的，所以也不会有安全问题。

当传感导线未浸在水中，即水不接地时，此时中线N未与水接通，I₁＝0，U₁＝0，导致加热器断电不工作。换句话说，采用本发明图1方案后，饮水机必须接地才能正常工作，否则不供电。

但是在实际中，有些用户家庭的三芯插座E端未接地，因而安装了上述防干烧装置后，可能会导致饮水机无法通电加热。

为了解决上述问题，在图1技术方案的基础上，增加电阻R₀和传感导线1，形成如图2所示的技术方案，图2中的技术方案解决了下列技术问题：

1、无论加热容器中的水接地与否，饮水机均可正常通电工作并具备缺水断电的防干烧功能；

2、传感导线1，传感导线2应通以交流电流，使得其上不结垢；

3、水中的电压为安全电压。

结合图2当水不接地且水位高于B时，在AC220V的正半周，电流I₃按以下途径流通：

相线L→C₇//R₆(降压)→R₀(再降压)→水→R₁₀→D₁₁(整流)→C₁₁//C₁₂滤波→R₉→R₈→D₉→C₈//R₇→中线N

只要适当地选择R₈的值，就可以获得需要的控制信号电压U₂。

在负半周，电流I₄的流通途径为：

中线N→R₇//C₈→D₁₀→R_L2→D₁₂→R₁₀→水→R₀→R₆//C₇→相线L

当水位低于B(即缺水的情况)时，I₃＝0，I₄＝0，U₂＝0。

显然，可以看出当水不接地时，也可以获得控制电压U₂。同时，由于I₃、I₄流通途径的阻抗基本相同，因此，I₃≈I₄。因而，两根传感导线上流通的仍是交流电，因此不会有结垢与电腐蚀的问题。

当水不接地时，在AC220V负半周，由于中线N接地，因此不存在安全问题；而在AC220V正半周时，经C₇//R₆和R₀的两次降压，传至水中的电压已为安全电压，因此也不存在安全问题。

当水接地时，传感导线1通过水对地(即中线N)之间的阻抗远小于R₁₀的阻值，因而在AC220V正半周时，由相线L→C₇//R₆→R₀→水→中线N的电流I₃，几乎全部流向E(N)端，R₁₀方向的分流作用几乎为零。而在AC220V负半周时，中线N→R₀→R₆//C₇→相线L流通的电流I₃′数值上与I₃相等。因此，在水接地的情况下，传感导线1流通的是交流，其不结垢也不产生电腐蚀。且在水接地的情况下，加热容器和水已不存在安全问题。

附图说明

图1为本发明获取控制信号的第一种方法；

图2本发明获取控制信号的第二种方法；

图3本发明第一实施例的电路原理图；

图4本发明第二实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。但应当理解这里的说明并不构成对本发明保护范围的限制。

第一实施例，如图3示，加热容器中的水与大地连接，传感导线与容器壁绝缘后伸入容器之内。AC220V的相线L端和中线N端分别接有对称的R₁₁//C₁₃、R₁₂//C₁₄降压电路，此对称的降压电路，既是直流电源也是控制信号回路的降压电路。采用此种对称降压电路的好处有两点：第一，相线L端、中线N端可以互换，无论哪一端接相线L，都有降压电路先降压，保证了系统的用电安全性。第二，对称的降压电路结构保证了流经传感导线3的交流电流正版周和负半周也是对称的，使得该传感导线和容器壁不结垢，不产生电腐蚀。

D₁₂-D₁₅组成的桥式整流电路，R₁₃、C₁₅//C₁₆组成的限流与滤波电路，D_W3组成的稳压电路为后续电路提供了直流稳压电源。

D₁₂-D₁₅组成的桥式整流电路既起到直流稳压电源的全波整流任务，又为控制信号提供了流通途径。

电压比较器IC1起到了识别控制信号和放大控制信号的作用，当加至其3端的控制信号U₃大于其2端的基准电压U₂时，其1端就输出高电平，即信号得到放大；当U₃小于U₂时，其1端输出低电平。

当电压比较器IC1的1端为高电平时，开关三极管V1导通，继电器线圈J通电，其常开触点JK闭合，电加热器通电加热。

当电压比较器IC1的1端为低电平时，开关三极管V1截止，继电器线圈J断电，其常开触点JK复位断开。

本实施例的详细工作过程为：

当加热容器中的水位高于C，即有水时，在AC220负半周，电流I₅按下述路径流通：

E端(中线N端)→水→传感导线3→R₂₀→D₁₇(整流)→经过C₁₇//C₁₈滤波→R₁₉→R₁₈→D₁₂→C₁₃//R₁₁降压→相线L。

调整以上回路中R₂₀、R₁₉、R₁₈的阻值，使得U₃＝I₅·R₁₈＞U₂，开关JK即闭合，实现本实施例“有水”时开电源的功能。

当加热器中的水位低于C，即“缺水”时，I₅＝0，U₃＝0，开关JK复位断开，电加热器断电停止加热，实现防干烧功能。

由于本发明中把交流输电网当作频率为50Hz的振荡信号源使用，因此本实施例中，若水不接地，不论加热容器中有水还是缺水，都相当于控制信号源与控制回路断开，此时，I₅＝0，U₃＝0，电压比较器IC1的1端输出低电平，开关JK断开。

本实施例的优点：

1、具有很强的抗干扰能力。第一，控制信号采自AC220V交流电网，AC220V的交流电压，即为本发明控制信号源。干扰信号源与AC220V的交流电网相比，难以构成干扰。第二，R₂₀的阻值可以选取为很高的阻值，因而进一步提高了抗干扰能力。

2、只需在加热容器中插入一根传感导线即达到了采集控制信号的功能，为饮水机或电热水器的系统布线带来了很大便利。

3、具有水不接地即不供电的功能，提高了饮水机或电热水器的安全性。

第二实施例，该实施例与第一实施例相比，增设了R₂₁和传感导线4。做这样的处理后，不论加热容器中的水是否与大地相连，本实施例都可完成防干烧功能。其工作原理与第一实施例基本相同，此处不再赘述。

最后应该说明，以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明的技术方案，所以，本领域的技术人员应当理解，虽然在理解本发明技术方案的基础上，可以对本发明进行修改或等同替换，但一切不脱离本发明的实质和范围的技术方案及改进，均应在本发明的权利要求所涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种饮水机防干烧装置，由控制电路和加热电路组成：

其中所述加热电路由加热容器，电加热器组成；

控制电路由传感导线电路，电压比较器，开关三极管，继电器等组成；

其特征在于：传感导线电路设置在加热容器中，并设置一个基准水位值，当加热容器中的水位高于基准水位值时，信号电压经电压比较器进行比较后输出高电平，从而控制电加热器通电进行加热；

当加热容器中的水位低于基准水位值时，信号电压经电压比较器进行比较后输出低电平，从而控制电加热器断电停止加热。

2.如权利要求1所述的饮水机防干烧装置，其特征在于：

所述饮水机防干烧装置使用AC220V市电供电。

3.如权利要求1所述的饮水机防干烧装置，其特征在于：

当加热容器中的水位高于基准水位值时，开关三极管导通，继电器常开触点闭合。

4.如权利要求1所述的饮水机防干烧装置，其特征在于：

当加热容器中的水位低于基准水位值时，开关三极管截止，继电器常开触点断开。

5.一种饮水机防干烧装置，由控制电路和加热电路组成：

其中所述加热电路由加热容器，电加热器组成；

控制电路由传感导线电路，电压比较器，开关三极管，继电器等组成；

其特征在于：所述传感导线电路具有两条传感导线，分别连接到加热容器中，并设置一个基准水位值，当加热容器中的水位高于基准水位值时，信号电压经电压比较器进行比较后输出高电平，从而控制电加热器通电进行加热；

当加热容器中的水位低于基准水位值时，信号电压经电压比较器进行比较后输出低电平，从而控制电加热器断电停止加热。

6.如权利要求5所述的饮水机防干烧装置，其特征在于：

所述饮水机防干烧装置中的两条传感导线，均绝缘后连接到加热容器中，无论所述饮水机是否安全接地，均可以实现防干烧功能。

7.如权利要求5所述的饮水机防干烧装置，其特征在于：

所述饮水机防干烧装置使用AC220V市电供电。

8.如权利要求5所述的饮水机防干烧装置，其特征在于：

当加热容器中的水位高于基准水位值时，开关三极管导通，继电器常开触点闭合。

9.如权利要求5所述的饮水机防干烧装置，其特征在于：

当加热容器中的水位低于基准水位值时，开关三极管截止，继电器常开触点断开。

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