CN105514718B - 电热水器节电插座 - Google Patents
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Abstract
一种电热水器节电插座，包括连接在220V电源上的L端和N端，还包括第一电容C1、桥式整流器D1～D4、稳压二极管VD1、第二电容C2、第一光敏电阻VR1、第五电阻R5、第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7、第一三极管Q1、插座CZ1、双向可控硅VS1、第一电阻R1、第二电阻R2、双向触发二极管VB1、光电耦合器IC1、第三电阻R3、第三电容C3、第六三极管Q6、第二三极管Q2、第九电阻R9、第八电阻R8、第三三极管Q3、第十电阻R10、第四电容C4、第四三极管D4、第五二极管D5、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第五三极管Q5、触摸点P1；本发明电路结构简单，实际应用效果好，解决现有插座功能单一的缺陷，提高其适用性，降低使用成本，达到节能目的。
Description
技术领域
本发明涉及节能开关技术领域，具体涉及一种电热水器节电插座。
背景技术
在现有的家用电器控制装置中，特别是基于MCU的数字显示控制功能的控制装置，无论是否配备遥控器，其主控制芯片是必须具备的。一旦接通电源，进入待机状态，主控制器芯片就开始工作，接收和发送各种控制指令。这时要消耗少量的电力，这就是我们常说的待机功耗。
一般的家用电器的待机功耗在几瓦到十几瓦之间，尽管功率不大，但累积起来也是一个不可忽视的大数字。例如：一台家用电热水器的待机功率大约为3W，每年待机消耗的电能在28度左右。100万台家用电热水器的待机消耗就高达2800万度，相当于一个中型电厂一天的发电量，数目实在惊人。降低家用电器的待机功耗成为近些年的节能减排热门课题，一些厂家研究出低功耗的主控制器芯片，一些厂家设计出新颖的控制电路。但无论如何，一个不易改变的矛盾问题就是控制装置不可以处于不耗电的待机状态，工作就要耗费电力，就会产生待机功耗。
目前，家用电热水器的普及应用已经相当广泛，仅2011、2012年两年我国家用电热水器的总产量就达到三千四百多万台。不少新建小区电热水器成为标准配备，户均1台多。分析家用电热水器的使用情况，与其他家用电器如彩电、空调、洗衣机还有很大不同。彩电、空调、洗衣机不用时可以断电，即用即插,待机功耗问题不凸显；但电热水器一旦启用，不可能时常拔下电源。因为储热式电热水器(不含即热式)的水加热到所需洗浴温度需要一定时间，反复拔插电源不仅存在安全隐患，重新加热也会需要较长的等候时间。另外，正常使用的家用电热水器，电加热元件的平均工作时间大约只占八分之一，其余都处于两次加热之间的待机保温状态。也就是说家用电热水器的待机时间较其他家用电器要长得多，待机电能损耗相比其他家电也更为突出。
目前针对家用电热水器的上述待机功耗问题的解决技术方案鲜见报道，提出一种较为完善的解决方案，一定会促进家用电热水器的技术进步，改善其能耗指标，产生重大的经济效益和社会效益，有力推动节能减排、改善环境的绿色环保工程的进展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种构成简单，经济环保的电热水器节电插座。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种电热水器节电插座，包括连接在220V电源上的L端(火线端)和N端(零线端)，还包括第一电容C1、桥式整流器D1～D4、稳压二极管VD1、第二电容C2、第一光敏电阻VR1、第五电阻R5、第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7、第一三极管Q1、插座CZ1、双向可控硅VS1、第一电阻R1、第二电阻R2、双向触发二极管VB1、光电耦合器IC1、第三电阻R3、第三电容C3、第六三极管Q6、第二三极管Q2、第九电阻R9、第八电阻R8、第三三极管Q3、第十电阻R10、第四电容C4、第四三极管Q4、第五二极管D5、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第五三极管Q5、触摸点P1；
所述插座CZ1一端接至L端，另一端接至双向可控硅VS1的第1引脚，所述双向可控硅VS1的第3引脚接至N端；
所述第一电容C1一端接至L端，另一端接至桥式整流器D1～D4的第1引脚，所述桥式整流器D1～D4的第2引脚接地，桥式整流器D1～D4的第3引脚接至N端，所述稳压二极管VD1一端、第二电容C2一端、第三电阻R3一端、光敏电阻VR1一端、第七电阻R7一端、第三三极管Q3集电极、第五二极管D5正极及第十一电阻R11一端分别接至桥式整流器D1～D4的第4引脚上，所述稳压二极管VD1另一端和第二电容C2另一端分别接地；所述光敏电阻VR1另一端接至第五电阻R5一端，第五电阻R5另一端接至第一三极管Q1基极，第四电阻R4一端接至第一三极管Q1基极，另一端接地；所述第一三极管Q1集电极接地，第一三极管Q1的发射极接至第六电阻R6一端，所述第七电阻R7的另一端接至第六电阻R6的另一端和第六三极管Q6的基极，所述第六三极管Q6的集电极接地，第六三极管Q6的发射极接至光电耦合器IC1的第2引脚；
所述第三电阻R3另一端接至光电耦合器IC1的第1引脚，所述光电耦合器IC1的第4引脚经第一电阻R1接至双向可控硅VS1的第1引脚，所述双向可控硅VS1的第2引脚经双向触发二极管VB1分别接至第二电阻R2一端、第三电容C3一端和光电耦合器IC1的第3引脚，所述第二电阻R2另一端接至光电耦合器IC1的第4引脚，所述第三电容C3另一端接地；
所述第三三极管Q3的发射极经第八电阻R8接至第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极接至光电耦合器IC1的第2引脚，所述第九电阻R9一端接至第二三极管Q2基极，另一端接地；所述第三三极管Q3基极接至第十电阻R10一端，第十电阻R10另一端接至第四三极管Q4集电极；所述第四电容C4一端接至第四三极管Q4集电极，另一端接地；所述第五二极管D5负极接至第四三极管Q4发射极，所述第十一电阻R11另一端接至第四三极管Q4基极，所述第十二电阻R12一端接至第四三极管Q4基极，另一端接至第五三极管Q5集电极，所述第五三极管Q5发射极接地，第五三极管Q5基极经第十三电阻R13接至触摸点P1。
所述桥式整流器是由四个二极管串联成一回路构成。
本发明的有益效果是：本发明电路结构简单，实际应用效果好，解决现有插座功能单一的缺陷，提高其适用性，降低使用成本，达到节能目的。
附图说明
图1为本发明整体电路图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种电热水器节电插座，包括连接在220V电源上的L端(火线端)和N端(零线端)，还包括第一电容C1、桥式整流器D1～D4、稳压二极管VD1、第二电容C2、第一光敏电阻VR1、第五电阻R5、第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7、第一三极管Q1、插座CZ1、双向可控硅VS1、第一电阻R1、第二电阻R2、双向触发二极管VB1、光电耦合器IC1、第三电阻R3、第三电容C3、第六三极管Q6、第二三极管Q2、第九电阻R9、第八电阻R8、第三三极管Q3、第十电阻R10、第四电容C4、第四三极管Q4、第五二极管D5、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第五三极管Q5、触摸点P1；
所述插座CZ1一端接至L端，另一端接至双向可控硅VS1的第1引脚，所述双向可控硅VS1的第3引脚接至N端；
所述第一电容C1一端接至L端，另一端接至桥式整流器D1～D4的第1引脚，所述桥式整流器D1～D4的第2引脚接地，桥式整流器D1～D4的第3引脚接至N端，所述稳压二极管VD1一端、第二电容C2一端、第三电阻R3一端、光敏电阻VR1一端、第七电阻R7一端、第三三极管Q3集电极、第五二极管D5正极及第十一电阻R11一端分别接至桥式整流器D1～D4的第4引脚上，所述稳压二极管VD1另一端和第二电容C2另一端分别接地；所述光敏电阻VR1另一端接至第五电阻R5一端，第五电阻R5另一端接至第一三极管Q1基极，第四电阻R4一端接至第一三极管Q1基极，另一端接地；所述第一三极管Q1集电极接地，第一三极管Q1的发射极接至第六电阻R6一端，所述第七电阻R7的另一端接至第六电阻R6的另一端和第六三极管Q6的基极，所述第六三极管Q6的集电极接地，第六三极管Q6的发射极接至光电耦合器IC1的第2引脚；
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所述第三三极管Q3的发射极经第八电阻R8接至第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极接至光电耦合器IC1的第2引脚，所述第九电阻R9一端接至第二三极管Q2基极，另一端接地；所述第三三极管Q3基极接至第十电阻R10一端，第十电阻R10另一端接至第四三极管Q4集电极；所述第四电容C4一端接至第四三极管Q4集电极，另一端接地；所述第五二极管D5负极接至第四三极管Q4发射极，所述第十一电阻R11另一端接至第四三极管Q4基极，所述第十二电阻R12一端接至第四三极管Q4基极，另一端接至第五三极管Q5集电极，所述第五三极管Q5发射极接地，第五三极管Q5基极经第十三电阻R13接至触摸点P1。
工作原理如下：
首先将L和N端连接到220V电源上，将电热水器的电源插头插入电热水器节电插座上的插座CZ1内；
首先，220V电压经C1电容降压，桥式整流器D1～D4整流后，经稳压二极管VD1稳压、第一电容C1滤波后输出12V电压分两路，一路12V电压经光敏电阻VR1和第五电阻R5到第一三极管Q1的基极，第四电阻R4为第一三极管Q1的下偏置电阻。当有光线照到光敏电阻VR1时，使第一三极管Q1处于微导通状态，使第六三极管Q6处于微导通状态，第六三极管Q6发射极处于微低电压状态，使光电耦合器IC1内部的发光管发光较弱，光电耦合器IC1内部的光敏电阻受到的光较弱，阻值还是比较大，这时，220V电压经插座CZ1±的电热水器的电源到双向可控硅VS1的第1引脚，经第一电阻R1、光电耦合器IC1内部的光敏电阻向第三电容C3充电，当第三电容C3上电压高于双向触发二极管VB1的击穿电压时，通过双向可控硅VS1的第2引脚放电，触发双向可控硅VS1导通，因光电耦合器IC1内部光敏电阻受到的光较弱，阻值较大，第三电容C3充电时间较长，双向触发二极管VB1击穿电压较低，使双向可控硅VS1的第2引脚控制电压较低，双向可控硅VS1不完全导通，第1引脚输出电压在100V左右，使电热水器处于在低电压工作状态，从而降低了电热水器内部加热管的功率，使电热水器处于慢加热状态，从而达到节约用电的目的。
其中第一电阻R1为双向可控硅VS1的第2引脚的触发恒压电阻，当光电耦合器IC1内部发光管因光敏电阻VR1接受到的光照不稳定时，因光电耦合器IC1内发光管不发光时，使双向可控硅VS1保持第1引脚输出电压在100V。当光敏电阻VR1上无光照时，光敏电阻VR1阻值很大，使第一三极管Q1和第二三极管Q2导通，光电耦合器IC1内部发光管处于更高电压状态，光电耦合器IC1内部发光管亮度增强，光电耦合器IC1内部内部光敏电阻受光照阻值变得更小，向第三电容C3快速充电，使双向可控硅VS1的第2引脚完全触发导通，输出220V电压使电热水器内部加热管满负载加热，从而实现夜间用电低峰时，快速加热电热水器，天亮后，白天有光照时使电热水器处于低电压下工作，使电热水器处于保温状态，从而达到节约用电。
另一路12V电压经第三三极管Q3集电极，到第五二极管D5的正极，第五二极管D5负极连接第四三极管Q4发射极；如果急需电热水器内水热快速加热，用手触摸P1，人体感应的微弱信号电压经第十三电阻R13使第五三极管Q5导通，第五三极管Q5集电极经第十一电阻R11、第十二电阻R12使第四三极管Q4导通，第四三极管Q4导通后集电极输出12V电压分两路，一路向第四电容C4快速充电，另一路经第十电阻R10使第三三极管Q3导通，Q3导通后集电极输出高电平经电阻R8、R9分压后，是第二三极管Q2导通，集电极连接到光电耦合器IC1的2脚，使光电耦合器IC1内部发光管发光变强，光电耦合器IC1内部光敏电阻受光变强，阻值变小，使双向可控硅VS1完全导通，1脚输出220V电压，时电热水器在220V电压内满负载工作。当人手离开P1后，Q5、Q4三极管同时截至，但电容C4被快速充满电，通过R10电阻、Q3、Q2三极管到地放电，使光电耦合器IC1保持导通状态，双向可控硅VS1保持220V电压输出状态。当一定时间内，C4电容被放完电，Q3、Q2三极管均截至，从而达到触摸P1后，延时一定时间使电热水器处于低电压工作状态，从而达到当需要使用电热水器热水时，达到快速加热的状态。
当不使用电热水器时，电热水器处于热水器保温状态，不会使电热水器在不使用时反复加热，消耗电能，从而达到节约用电。
上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.一种电热水器节电插座，其特征在于，包括连接在220V电源上的L端和N端，还包括第一电容(C1)、桥式整流器、稳压二极管(VD1)、第二电容(C2)、第一光敏电阻(VR1)、第五电阻(R5)、第四电阻(R4)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第一三极管(Q1)、插座(CZ1)、双向可控硅(VS1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、双向触发二极管(VB1)、光电耦合器(IC1)、第三电阻(R3)、第三电容(C3)、第六三极管(Q6)、第二三极管(Q2)、第九电阻(R9)、第八电阻(R8)、第三三极管(Q3)、第十电阻(R10)、第四电容(C4)、第四三极管(Q4)、第五二极管(D5)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第五三极管(Q5)、触摸点(P1)；
所述插座(CZ1)一端接至L端，另一端接至双向可控硅(VS1)的第1引脚，所述双向可控硅(VS1)的第3引脚接至N端；
所述第一电容(C1)一端接至L端，另一端接至桥式整流器的第1引脚，所述桥式整流器的第2引脚接地，桥式整流器的第3引脚接至N端，所述稳压二极管(VD1)一端、第二电容(C2)一端、第三电阻(R3)一端、光敏电阻(VR1)一端、第七电阻(R7)一端、第三三极管(Q3)集电极、第五二极管(D5)正极及第十一电阻(R11)一端分别并联在桥式整流器的第4引脚上，所述稳压二极管(VD1)另一端和第二电容(C2)另一端分别接地；所述光敏电阻(VR1)另一端接至第五电阻(R5)一端，第五电阻(R5)另一端接至第一三极管(Q1)基极，第四电阻(R4)一端接至第一三极管(Q1)基极，另一端接地；所述第一三极管(Q1)集电极接地，第一三极管(Q1)的发射极接至第六电阻(R6)一端，所述第七电阻(R7)的另一端接至第六电阻(R6)的另一端和第六三极管(Q6)的基极，所述第六三极管(Q6)的集电极接地，第六三极管(Q6)的发射极接至光电耦合器(IC1)的第2引脚；
所述第三电阻(R3)另一端接至光电耦合器(IC1)的第1引脚，所述光电耦合器(IC1)的第4引脚经第一电阻(R1)接至双向可控硅(VS1)的第1引脚，所述双向可控硅(VS1)的第2引脚经双向触发二极管(VB1)分别接至第二电阻(R2)一端、第三电容(C3)一端和光电耦合器(IC1)的第3引脚，所述第二电阻(R2)另一端接至光电耦合器(IC1)的第4引脚，所述第三电容(C3)另一端接地；
所述第三三极管(Q3)的发射极经第八电阻(R8)接至第二三极管(Q2)的基极，第二三极管(Q2)的发射极接地，第二三极管(Q2)的集电极接至光电耦合器(IC1)的第2引脚，所述第九电阻(R9)一端接至第二三极管(Q2)基极，另一端接地；所述第三三极管(Q3)基极接至第十电阻(R10)一端，第十电阻(R10)另一端接至第四三极管(Q4)集电极；所述第四电容(C4)一端接至第四三极管(Q4)集电极，另一端接地；所述第五二极管(D5)负极接至第四三极管(Q4)发射极，所述第十一电阻(R11)另一端接至第四三极管(Q4)基极，所述第十二电阻(R12)一端接至第四三极管(Q4)基极，另一端接至第五三极管(Q5)集电极，所述第五三极管(Q5)发射极接地，第五三极管(Q5)基极经第十三电阻(R13)接至触摸点(P1)。
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