CN107606800A - 一种带温度传感器故障检测的电热水器控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带温度传感器故障检测的电热水器控制系统，包括：电热水器控制系统和温度传感器检测电路；所述电热水器控制系统包括单片机，与单片机连接的热断路器、继电器和温度传感器；所述温度传感器检测电路连接在单片机的电源I/O口和检测I/O口与温度传感器的热敏电阻之间；单片机上电后给电源I/O口高电平，使温度传感器检测电路通电，电流经热敏电阻到GND，所述检测I/O口用来读取热敏电阻上的电压，单片机根据检测到的电压值换算出温度值以检测温度传感器故障。当温度传感器出现温度探头电阻值不变故障的情况下，电热水器控制系统断开电热水器的电加热器，保证用户的安全。
Description
技术领域
本发明涉及电热水器技术领域，尤其涉及一种电热水器控制系统。
背景技术
现有电热水器通过比较内胆温度传感器的温度值和设定值作为电加热器接通和断开的条件。当出现检测到的温度值较高或较低时，控制系统会提供相应的警示。如：电热水器干烧时，根据温度上升曲线，屏幕报E2；当电热水器温度传感器开路或短路时，屏幕报E3；当电热水器出现超温故障时，即内胆温度T1≥90℃，屏幕报E4代表超温故障；
但如果温度传感器出现电阻值不变的故障或温度传感器安装的位置不正确时，则电热水器控制系统无法准确读取内胆水温。这时，如果温度传感器故障测得的温度值≤设定温度时，电热水器始终处于加热状态，存在安全隐患。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种带温度传感器故障检测功能的电热水器控制系统，当温度传感器出现温度探头电阻值不变故障的情况下，电热水器控制系统断开电热水器的电加热器，保证用户的安全。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种带温度传感器故障检测的电热水器控制系统，其特征在于，包括：电热水器控制系统和温度传感器检测电路；所述电热水器控制系统包括单片机，与单片机连接的热断路器、第一继电器、第二继电器和温度传感器，所述热断路器连接在电热水器的供电线路上用来控制电热水器电源的通断，所述第一继电器和第二继电器用来控制电热水器的电加热器工作，所述温度传感器用来检测电热水器内胆水温；所述温度传感器检测电路连接在单片机的电源I/O 口和检测I/O口与温度传感器的热敏电阻之间；单片机上电后给电源I/O口高电平，使温度传感器检测电路通电，电流经热敏电阻到GND，所述检测I/O口用来读取热敏电阻上的电压；所述单片机根据检测到的电压值换算出温度值。
作为上述方案的进一步说明，所述温度传感器检测电路包括：电阻R1、电阻R2、电容C1和电容C2，电阻R1、电阻R2分别连接在电源I/O口、检测I/O口与热敏电阻的一端之间，且热敏电阻的该端通过电容C1接地，热敏电阻的另一端通过电容C2与检测I/O口连接。
作为上述方案的进一步说明，所述电热水器控制系统包括与单片机连接的显示器。
作为上述方案的进一步说明，所述电热水器控制系统包括与单片机连接的主控板，在主控板上连接有电热水器控制按键。
作为上述方案的进一步说明，在单片机内存储有电热水器的温升斜率范围值，当电加热器处于工作状态时，单片机每隔一段时间检测一次温度值，获得多个时间—温度坐标点，相邻两坐标点获得一温度上升斜率，计算出温度上升斜率的平均值；如果温度上升斜率的平均值落在温升斜率范围值外，则控制电加热器停止工作。
作为上述方案的进一步说明，相邻两时间—温度坐标点的间隔时间为 10-60秒，计算温度上升斜率的平均值时，单片机持续时间不低于10分钟。
作为上述方案的进一步说明，在单片机内存储有电热水器的温升1℃的极限时间值；如果电加热器工作持续时间超过极限时间值，而电热水器水温温升未达到1℃，则控制电加热器停止工作。
本发明的有益效果是：
一、通过检测温度传感器热敏电阻两端的电压来判断温度传感器是否出现故障，当温度传感器出现故障导致电阻值不变或温度探头安装位置不正确时，电热水器控制系统检测到的内胆水温、工作状态和此工作状态持续的时间不符合设定的程序逻辑，进而控制电加热器停止工作并报警提醒用户及时排除故障，保证用户的安全。
二、在确定时间—温度坐标点时，通过取温度上升斜率的平均值并设定较长的温升检测时间，使温度回跳得以解决，保证温度判断的准确性。
附图说明：
图1所示为本发明提供的电热水器控制系统结构示意图。
图2所示为单片机与温度传感器的温度探头连接电路图。
附图标记说明：
1：单片机，2：热断路器，3：第一继电器，4：第二继电器， 5：温度传感器，6：电加热器。
具体实施方式
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
下面结合说明书的附图，通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1、图2所示，一种带温度传感器故障检测的电热水器控制系统，包括：电热水器控制系统和温度传感器检测电路。
其中，所述电热水器控制系统包括单片机1，与单片机1连接的热断路器2、第一继电器3、第二继电器4和温度传感器5，所述热断路器2连接在电热水器的供电线路上用来控制电热水器电源的通断，所述第一继电器3和第二继电器4用来控制电热水器的电加热器6工作，所述温度传感器5用来检测电热水器内胆水温。
所述温度传感器检测电路连接在单片机1的电源I/O口和检测I/O口与温度传感器的热敏电阻之间。单片机1上电后给电源I/O口高电平，使温度传感器检测电路通电，电流经热敏电阻到GND，所述检测I/O口用来读取热敏电阻上的电压；单片机根据检测到的电压值换算出温度值。
具体地，所述温度传感器检测电路包括：电阻R1、电阻R2、电容C1 和电容C2，电阻R1、电阻R2分别连接在电源I/O口、检测I/O口与热敏电阻的一端之间，且热敏电阻的该端通过电容C1接地，热敏电阻的另一端通过电容C2与检测I/O口连接。
实际工作时，在单片机内存储有电热水器的温升斜率范围值。当电热水器正常加热时，内胆的温升曲线往往是线性较好的直线，因而，该斜率范围值中的较大值根据具体电热水器的加热功率和内胆容积不同进行常规实验即可得到。随着电热水器的使用，电加热器表面会滋生水垢，影响电加热器散热，最终导致加热时间延长，斜率下降，该斜率范围值中的较小值为斜率下降的极限值，也可通过实验或人为设定。
当电加热器处于工作状态时，只要满足以下两个条件中的任意一个，单片机就控制电加热器停止工作，以保证电热水器的使用安全。
1)单片机每隔一段时间检测一次温度值，获得多个时间—温度坐标点，相邻两坐标点获得一温度上升斜率，计算出温度上升斜率的平均值；如果温度上升斜率的平均值落在温升斜率范围值外，则控制电加热器停止工作。
2)在单片机内存储有电热水器的温升1℃的极限时间值；如果电加热器工作持续时间超过极限时间值，而电热水器水温温升未达到1℃，则控制电加热器停止工作，并提醒用户温度传感器出现故障。
本实施例中，相邻两时间—温度坐标点的间隔时间为15秒，计算温度上升斜率的平均值时，单片机持续检测时间不低于10分钟。在这里，通过取温度上升斜率的平均值并设定较长的温升检测时间，使温度回跳得以解决，保证温度判断的准确性。在其他实施方式中，相邻两时间—温度坐标点的间隔时间在10-60秒中任意调整，不限于本实施例。
进一步，所述电热水器控制系统包括与单片机1连接的显示器和主控板，在主控板上连接有电热水器控制按键，以便人为改变电热水器工作状态。
以上具体实施方式对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本技术领域普通技术人员还可进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种带温度传感器故障检测的电热水器控制系统，其特征在于，包括：电热水器控制系统和温度传感器检测电路；所述电热水器控制系统包括单片机，与单片机连接的热断路器、第一继电器、第二继电器和温度传感器，所述热断路器连接在电热水器的供电线路上用来控制电热水器电源的通断，所述第一继电器和第二继电器用来控制电热水器的电加热器工作，所述温度传感器用来检测电热水器内胆水温；所述温度传感器检测电路连接在单片机的电源I/O口和检测I/O口与温度传感器的热敏电阻之间；单片机上电后给电源I/O口高电平，使温度传感器检测电路通电，电流经热敏电阻到GND，所述检测I/O口用来读取热敏电阻上的电压；所述单片机根据检测到的电压值换算出温度值。
2.根据权利要求1所述的一种带温度传感器故障检测的电热水器控制系统，其特征在于，所述温度传感器检测电路包括：电阻R1、电阻R2、电容C1和电容C2，电阻R1、电阻R2分别连接在电源I/O口、检测I/O口与热敏电阻的一端之间，且热敏电阻的该端通过电容C1接地，热敏电阻的另一端通过电容C2与检测I/O口连接。
3.根据权利要求1所述的一种带温度传感器故障检测的电热水器控制系统，其特征在于，所述电热水器控制系统包括与单片机连接的显示器。
4.根据权利要求1所述的一种带温度传感器故障检测的电热水器控制系统，其特征在于，所述电热水器控制系统包括与单片机连接的主控板，在主控板上连接有电热水器控制按键。
5.根据权利要求1所述的一种带温度传感器故障检测的电热水器控制系统，其特征在于，在单片机内存储有电热水器的温升斜率范围值，当电加热器处于工作状态时，单片机每隔一段时间检测一次温度值，获得多个时间—温度坐标点，相邻两坐标点获得一温度上升斜率，计算出温度上升斜率的平均值；如果温度上升斜率的平均值落在温升斜率范围值外，则控制电加热器停止工作。
6.根据权利要求5所述的一种带温度传感器故障检测的电热水器控制系统，其特征在于，相邻两时间—温度坐标点的间隔时间为10-60秒，计算温度上升斜率的平均值时，单片机持续时间不低于10分钟。
7.根据权利要求1所述的一种带温度传感器故障检测的电热水器控制系统，其特征在于，在单片机内存储有电热水器的温升1℃的极限时间值；如果电加热器工作持续时间超过极限时间值，而电热水器水温温升未达到1℃，则控制电加热器停止工作。
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