CN106322767A - 一种电热水器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电热水器及控制方法，包括MCU控制模块、电源模块和加热装置，MCU控制模块通过电源模块与加热装置相连，电热水器还包括电源检测电路，电源检测电路分别与MCU控制模块和电源模块相连；电源检测电路用于检测地线与接地端之间的电压、地线与火线之间的电压以及地线与零线之间的电压；MCU控制模块根据电源检测电路检测到的电压进行逻辑判断，确定当前电源环境是否安全。本发明具有主动检测当前电源环境是否安全并向用户发出相应提示的特点。

Description

一种电热水器及控制方法

技术领域

本发明涉及家电技术领域，特别涉及一种电热水器及控制方法。

背景技术

目前，电热水器以其加热速度快、温度方便调节、高效节能、使用无污染等优点而备受大众喜爱，成为家用洗澡装置的首选产品。由于电热水器采用电加热的工作方式，带电部件老化或者电路环境设计有漏洞会为用户带来极大的安全隐患。

现有的热水器为防止用户在洗澡时触电，在热水器中设有漏电保护，即在电热水器漏电时会切断电热水器的电源从而保护用户防止触电，漏电保护是一种被动的安全保护，只有在热水器漏电后才会触发保护，因此通常用户只有在洗澡过程中才发现热水器漏电，而无法在洗澡前知道热水器是否存在安全隐患，更不知道热水器存在哪些安全隐患。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种热水器及控制方法，在用户使用热水器加热前，对当前电源环境进行安全检测，并显示当前电源环境存在的安全隐患，实现主动检测用电环境安全并提示用户的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电热水器，包括MCU控制模块、电源模块和加热装置，所述MCU控制模块通过电源模块与加热装置相连，所述电热水器还包括电源检测电路，所述电源检测电路分别与MCU控制模块和电源模块相连；

所述电源检测电路用于检测地线与接地端之间的电压、地线与火线之间的电压以及地线与零线之间的电压；

所述MCU控制模块根据电源检测电路检测到的电压进行逻辑判断，确定当前电源环境是否安全。

进一步地，所述电源检测电路包括串联在地线与接地端之间的第一检测电路、串联在地线与零线之间的第二检测电路以及串联在地线与火线之间的第三检测电路。

进一步地，所述第一检测电路包括相串联的第一限流电阻、第一继电器以及用于隔离强弱电信号的第一隔离元器件；

所述第二检测电路包括相串联的第二限流电阻、第二继电器以及用于隔离强弱电信号的第二隔离元器件；

所述第三检测电路包括相串联的第三限流电阻、第三继电器以及用于隔离强弱电信号的第三隔离元器件；

所述第一继电器、第二继电器和第三继电器分别与MCU控制模块相连，用于接收MCU控制模块发送的控制命令，控制第一继电器、第二继电器和第三继电器接通或断开回路；

所述第一隔离元器件、第二隔离元器件和第三隔离元器件分别与MCU控制模块相连，用于为MCU控制模块提供当前线路上的电压信号。

进一步地，所述第一隔离元器件、第二隔离元器件、第三隔离元器件为电流互感器或光电耦合器。

进一步地，所述电热水器还包括人机交互模块，所述人机交互模块与MCU控制模块相连。

进一步地，所述人机交互模块包括按键和显示模块，所述按键用于控制MCU控制模块工作，所述显示模块用于显示当前电源环境的安全状态。

进一步地，所述显示模块包括第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯和第四指示灯；

所述第一指示灯用于指示电源正常；

所述第二指示灯用于指示地线带电；

所述第三指示灯用于指示缺地线；

所述第四指示灯用于指示零线和火线接反。

本发明还提供一种电热水器的控制方法，电热水器包括人机交互模块，所述方法包括：

步骤A1：在启动加热装置前，人机交互模块向MCU控制模块发送电源环境安全检测的指令；

步骤A2：MCU控制模块根据电源检测电路判断当前电源环境是否安全；

如果否，则执行步骤A3；如果是，则执行步骤A4；

步骤A3：MCU控制模块向人机交互模块发出报警信号；

步骤A4：MCU控制模块向人机交互模块发出安全信号。

进一步地，所述步骤A2包括：

步骤B1：MCU控制模块根据电源检测电路中地线与接地端之间的电信号，判断当前电源环境中地线是否带电；

如果是，则执行步骤A3；如果否，则执行步骤B2；

步骤B2：MCU控制模块根据电源检测电路中地线与火线之间的电信号和地线与零线之间的电信号，判断当前电源环境中是否存在缺地线或零线和火线接反的情况；

如果是，则执行步骤A3；如果否，则执行步骤A4。

进一步地，当地线与接地端之间的电压为高时，MCU控制模块判断当前电源环境中地线带电；

当地线与火线之间的电压为低，且地线与零线之间的电压为低时，MCU控制模块判断当前电源环境中缺地线；

当地线与火线之间的电压为低，且地线与零线之间的电压为高时，MCU控制模块判断当前电源环境中零线和火线接反。

进一步地，MCU控制模块向人机交互模块发出报警信号后，切断电源模块为加热装置供电的回路；

MCU控制模块向人机交互模块发出安全信号后，控制电源模块为加热装置供电；

MCU控制模块向人机交互模块发出的报警信号包括地线带电的报警信号、缺地线的报警信号以及零线与火线接反的报警信号；

人机交互模块根据不同报警信号和安全信号在显示界面发出相应提示。

本发明具体实施方式提供的技术方案的有益效果是：

利用在热水器电路中设置电源检测电路，在加热装置启动前，检测地线与接地端之间的电压、地线与火线之间的电压以及地线与零线之间的电压，由MCU控制模块判断各路电压的高低情况，并判断当前电源环境中是否存在安全隐患，根据判断结果向人机交互模块发出相应信号，如此实现主动检测用电环境安全并提示用户的目的。

附图说明

为了更清楚的说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种电热水器的结构示意图；

图2是本发明提供的电源检测电路的电路图；

图3是本发明提供的一种电热水器控制方法的方法流程图。

附图说明：E-地线、L-火线、N-零线、R1-第一限流电阻、R2-第二限流电阻、R3-第三限流电阻、RL1-第一继电器、RL2-第二继电器、RL3-第三继电器、U1-第一隔离元器件、U2-第二隔离元器件、U3-第三隔离元器件。

具体实施方式

实施例一

本实施例提供一种电热水器，可在加热装置启动前，主动检测当前电源环境的安全状态，电热水器的结构如图1所示：

该电热水器包括MCU控制模块、电源模块和加热装置，该MCU控制模块通过电源模块与加热装置相连，该电热水器还包括电源检测电路，电源检测电路分别与MCU控制模块和电源模块相连；电源检测电路用于检测地线E与接地端之间的电压、地线E与火线L之间的电压以及地线E与零线N之间的电压；MCU控制模块根据电源检测电路检测到的电压进行逻辑判断，确定当前电源环境是否安全。

其中，电源模块用于为MCU控制模块、电源检测电路以及加热装置供电。加热装置优选为电热丝，用于对电热水器中的洗澡水进行加热。

电源检测电路的电路图如图2所示，包括串联在地线E与接地端之间的第一检测电路、串联在地线E与零线N之间的第二检测电路以及串联在地线E与火线L之间的第三检测电路。其中第一检测电路用于检测地线E与接地端之间的电压，第二检测电路用于检测地线E与零线N之间的电压，第三检测电路用于检测地线E与火线L之间的电压。

第一检测电路包括相互串联的第一限流电阻R1、第一继电器RL1以及用于隔离强弱电信号的第一隔离元器件U1。

其中，第一继电器RL1与MCU控制模块相连，MCU控制模块通过控制第一继电器RL1的闭合/断开来控制第一检测电路的接通/断开。

优选的，第一隔离元器件U1为一电流互感器，电流互感器的一次侧绕组匝数较少，串联在MCU控制模块的测量电路中，二次侧绕组匝数较多，串联在第一检测电路中，当第一检测电路的回路接通时，MCU控制模块采集r1点的电压信号，即可判断第一检测电路是否带电，进而判断地线是否带电。

进一步优选的，第一隔离元器件U1可替换为同样具有隔离强弱电信号作用的光电耦合器。

当判断r1点的电压信号为低时，说明地线不带电，则MCU控制模块需要对第二检测电路和第三检测电路回路中的电压信号进行采集和逻辑判断，进一步检测当前电源环境的安全状态。

第二检测电路包括相互串联的第二限流电阻R2、第二继电器RL2以及用于隔离强弱电信号的第二隔离元器件U2。

其中，第二继电器RL2与MCU控制模块相连，MCU控制模块通过控制第二继电器RL2的闭合/断开来控制第二检测电路的接通/断开。

优选的，第二隔离元器件U2为一电流互感器，进一步优选为光电耦合器。当第二检测电路的回路接通时，MCU控制模块采集r2点的电压信号。

第三检测电路包括相互串联的第三限流电阻R3、第三继电器RL3以及用于隔离强弱电信号的第三隔离元器件U3。

其中，第三继电器RL3与MCU控制模块相连，MCU控制模块通过控制第三继电器RL3的闭合/断开来控制第三检测电路的接通/断开。

优选的，第三隔离元器件U3为一电流互感器，进一步优选为光电耦合器。当第三检测电路的回路接通时，MCU控制模块采集r3点的电压信号。

MCU控制模块根据采集的r2点和r3点的电压信号进行逻辑判断，其逻辑判断状态如表1所示，当r2点的电压信号为低，且r3点的电压信号为高时，判定当前电源环境状态为正常；当r2点的电压信号为低，且r3点的电压信号为低时，判定当前电源环境状态为缺地线；当r2点的电压信号为高，且r3点的电压信号为低时，判定当前电源环境状态为零线和火线接反。

r2	r3	判定状态
			低	高	正常
低	低	缺地线
			高	低	火线和零线接反

表1

进一步地，电热水器还包括人机交互模块，人机交互模块与MCU控制模块相连。人机交互模块用于为用户提供相应功能的操作以及显示当前电源环境的安全状态。

人机交互模块包括按键和显示模块，该按键用于控制MCU控制模块工作，显示模块用于显示当前电源环境的安全状态。当用户按下按键时，MCU控制模块开始检测当前电源环境的安全状态，并将检测结果的相应信号发送给显示模块显示。

显示模块包括第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯和第四指示灯；其中，第一指示灯用于指示电源正常；第二指示灯用于指示地线带电；第三指示灯用于指示缺地线；第四指示灯用于指示零线和火线接反。

优选的，人机交互模块中的显示模块还可替换为音频模块，音频模块中设置相应的语音提示，包括用于提示电源正常的第一语音提示；用于提示地线带电的第二语音提示；用于提示缺地线的第三语音提示；以及用于提示零线和火线接反的第四语音提示。

当MCU控制模块检测到当前电源环境为电源正常时，可直控制电源模块为加热装置供电，加热装置启动工作，对电热水器中的洗澡水进行加热。

当MCU控制模块检测到当前电源环境存在安全隐患时，可直接切断电源模块为加热装置供电的回路。

综上所述，本发明的电热水器在加热装置启动前，检测地线与接地端之间的电压、地线与火线之间的电压以及地线与零线之间的电压，由MCU控制模块判断各路电压的高低情况，并判断当前电源环境中是否存在安全隐患，根据判断结果向人机交互模块发出相应信号，如此实现主动检测用电环境安全并提示用户的目的。

实施例二

本实施例提供一种电热水器的控制方法，如图3所示，该方法包括：

步骤101：在启动加热装置前，人机交互模块向MCU控制模块发送电源环境安全检测的指令。

具体地，当用户按下人机交互模块中的检测当前电源环境安全状态的按键时，人机交互模块向MCU控制模块发送电源环境安全检测的指令，同时电源模块为MCU控制模块和电源检测电路供电。

步骤202：MCU控制模块采集电源检测电路中地线与接地端之间的电信号。

步骤203：根据采集的信号，判断当前电源环境是否地线带电。

如果是，执行步骤204；如果否，执行步骤206。

具体地，当地线与接地端之间的电信号为高时，判断当前电源环境地线带电；当地线与接地端之间的电信号为低时，判断当前电源环境地线不带电。

步骤204：向人机交互模块发送地线带电的报警信号。

步骤205：人机交互模块的第二指示灯亮。

优选的，第二指示灯亮还可以语音播报的方式向用户发出相应报警。

优选的，第二指示灯亮的同时还可切断电源模块为加热装置供电的回路。

步骤206：MCU控制模块采集电源检测电路中地线与火线之间的电信号以及地线与零线之间的电信号。

步骤207：根据采集的信号，判断当前电源环境所处的安全状态。

具体地，当地线与火线之间的电信号为低，且地线与零线之间的电信号为低时，判断当前电源环境缺地线；

当地线与火线之间的电信号为低，且地线与零线之间的电信号为低高时，判断当前电源环境零线和火线接反；

当地线与火线之间的电信号为高，且地线与零线之间的电信号为低时，判断当前电源环境为正常状态。

如果存在缺地线的情况，执行步骤208；如果存在零线于火线接反的情况，执行步骤210；如果是正常状态，执行步骤212。

步骤208：向人机交互模块发送缺地线的报警信号。

步骤209：人机交互模块的第三指示灯亮。

优选的，第三指示灯亮还可以语音播报的方式向用户发出相应报警。

优选的，第三指示灯亮的同时还可切断电源模块为加热装置供电的回路。

步骤210：向人机交互模块发送零线和火线接反的报警信号。

步骤211：人机交互模块的第四指示灯亮。

优选的，第四指示灯亮还可以语音播报的方式向用户发出相应报警。

优选的，第四指示灯亮的同时还可切断电源模块为加热装置供电的回路。

步骤212：向人机交互模块发送电源环境安全的信号。

步骤213：人机交互模块的第一指示灯亮。

优选的，第一指示灯亮还可以语音播报的方式向用户发出相应提示。

优选的，第一指示灯亮的同时还可控制电源模块为加热装置供电，加热装置启动。

综上所述，本发明的电热水器在加热装置启动前，检测地线与接地端之间的电压、地线与火线之间的电压以及地线与零线之间的电压，由MCU控制模块判断各路电压的高低情况，并判断当前电源环境中是否存在安全隐患，根据判断结果向人机交互模块发出相应信号，如此实现主动检测用电环境安全并提示用户的目的。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (11)

1.一种电热水器，包括MCU控制模块、电源模块和加热装置，所述MCU控制模块通过电源模块与加热装置相连，其特征在于，所述电热水器还包括电源检测电路，所述电源检测电路分别与MCU控制模块和电源模块相连；

所述电源检测电路用于检测地线与接地端之间的电压、地线与火线之间的电压以及地线与零线之间的电压；

所述MCU控制模块根据电源检测电路检测到的电压进行逻辑判断，确定当前电源环境是否安全。

2.根据权利要求1所述的一种电热水器，其特征在于，所述电源检测电路包括串联在地线与接地端之间的第一检测电路、串联在地线与零线之间的第二检测电路以及串联在地线与火线之间的第三检测电路。

3.根据权利要求2所述的一种电热水器，其特征在于，所述第一检测电路包括相串联的第一限流电阻、第一继电器以及用于隔离强弱电信号的第一隔离元器件；

所述第二检测电路包括相串联的第二限流电阻、第二继电器以及用于隔离强弱电信号的第二隔离元器件；

所述第三检测电路包括相串联的第三限流电阻、第三继电器以及用于隔离强弱电信号的第三隔离元器件；

所述第一继电器、第二继电器和第三继电器分别与MCU控制模块相连，用于接收MCU控制模块发送的控制命令，控制第一继电器、第二继电器和第三继电器接通或断开回路；

所述第一隔离元器件、第二隔离元器件和第三隔离元器件分别与MCU控制模块相连，用于为MCU控制模块提供当前线路上的电压信号。

4.根据权利要求3所述的一种电热水器，其特征在于，所述第一隔离元器件、第二隔离元器件、第三隔离元器件为电流互感器或光电耦合器。

5.根据权利要求1所述的一种电热水器，其特征在于，所述电热水器还包括人机交互模块，所述人机交互模块与MCU控制模块相连。

6.根据权利要求5所述的一种电热水器，其特征在于，所述人机交互模块包括按键和显示模块，所述按键用于控制MCU控制模块工作，所述显示模块用于显示当前电源环境的安全状态。

7.根据权利要求6所述的一种电热水器，其特征在于，所述显示模块包括第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯和第四指示灯；

所述第一指示灯用于指示电源正常；

所述第二指示灯用于指示地线带电；

所述第三指示灯用于指示缺地线；

所述第四指示灯用于指示零线和火线接反。

8.一种用于权利要求1-7任一所述的一种电热水器的控制方法，电热水器包括人机交互模块，其特征在于，所述方法包括：

步骤A1：在启动加热装置前，人机交互模块向MCU控制模块发送电源环境安全检测的指令；

步骤A2：MCU控制模块根据电源检测电路判断当前电源环境是否安全；

如果否，则执行步骤A3；如果是，则执行步骤A4；

步骤A3：MCU控制模块向人机交互模块发出报警信号；

步骤A4：MCU控制模块向人机交互模块发出安全信号。

9.根据权利要求8所述的一种电热水器的控制方法，其特征在于，所述步骤A2包括：

步骤B1：MCU控制模块根据电源检测电路中地线与接地端之间的电信号，判断当前电源环境中地线是否带电；

如果是，则执行步骤A3；如果否，则执行步骤B2；

步骤B2：MCU控制模块根据电源检测电路中地线与火线之间的电信号和地线与零线之间的电信号，判断当前电源环境中是否存在缺地线或零线和火线接反的情况；

如果是，则执行步骤A3；如果否，则执行步骤A4。

10.根据权利要求9所述的一种电热水器的控制方法，其特征在于，当地线与接地端之间的电压为高时，MCU控制模块判断当前电源环境中地线带电；

当地线与火线之间的电压为低，且地线与零线之间的电压为低时，MCU控制模块判断当前电源环境中缺地线；

当地线与火线之间的电压为低，且地线与零线之间的电压为高时，MCU控制模块判断当前电源环境中零线和火线接反。

11.根据权利要求8-10任一所述的一种电热水器的控制方法，其特征在于，MCU控制模块向人机交互模块发出报警信号后，切断电源模块为加热装置供电的回路；

MCU控制模块向人机交互模块发出安全信号后，控制电源模块为加热装置供电；

MCU控制模块向人机交互模块发出的报警信号包括地线带电的报警信号、缺地线的报警信号以及零线与火线接反的报警信号；

人机交互模块根据不同报警信号和安全信号在显示界面发出相应提示。