CN108287515B

CN108287515B - 一种控制电路及电热水器

Info

Publication number: CN108287515B
Application number: CN201810026796.6A
Authority: CN
Inventors: 秦英哲; 杨世恩; 刘昌文; 刘诗琪; 高民; 王琳
Original assignee: Guangdong Hisense Home Appliances Co ltd
Current assignee: Guangdong Hisense Home Appliances Co ltd
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2020-07-14
Anticipated expiration: 2038-01-11
Also published as: CN108287515A

Abstract

一种控制电路及电热水器，涉及电子技术领域。本发明实施例能够对电热水器中控制电路的环境湿度进行检测，并及时发现控制电路的环境湿度过大的情况。该控制电路包括主控模块和湿度检测模块。其中湿度检测模块与主控模块连接；湿度检测模块用于采集控制电路的环境湿度并生成湿度检测信号，湿度检测模块还用于向主控模块输出湿度检测信号；主控模块用于根据湿度检测信号确定控制电路的环境湿度；主控模块若确定控制电路的环境湿度大于湿度阈值，则生成告警信号。本发明应用于电热水器。

Description

一种控制电路及电热水器

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种控制电路及电热水器。

背景技术

电热水器作为一种能够实时提供热水的家用电器，深受许多用户的青睐。

但发明人发现，电热水器在长期使用后，会出现内胆漏水、电路元件老化等情况，这就会导致电热水器的控制电路的环境湿度变大、温度升高等情况。而电热水器作为一种大功率的电加热设备，其控制电路在环境湿度过大、温度过高等情况下，极易发生电路着火等危险事故。这严重影响了用户的使用安全。

发明内容

本发明提供一种控制电路及电热水器，能够对电热水器中控制电路的环境湿度进行检测，并及时发现控制电路的环境湿度过大的情况。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种控制电路，应用于电热水器，该控制电路包括：：主控模块和湿度检测模块。其中湿度检测模块与主控模块连接；湿度检测模块用于采集控制电路的环境湿度生成湿度检测信号，湿度检测模块还用于向主控模块输出湿度检测信号；主控模块用于根据湿度检测信号确定控制电路的环境湿度；主控模块若确定控制电路的环境湿度大于湿度阈值，则生成告警信号。

本发明所提供的控制电路中，湿度检测模块能够对控制电路的环境湿度进行检测并将包含检测结果的湿度检测信号发送至主控模块。主控模块在接收到湿度检测信号后，根据该湿度检测信号确定控制电路的环境湿度，并且在判断控制电路的环境湿度大于预设的湿度阈值时，则生成告警信号。进而使电热水器在运行过程中，能够及时发现控制电路的环境湿度过大的情况，以便于采取相应措施，避免发生因湿度过大导致控制电路中线路短路等事故的发生。

第二方面，本发明实施例提供一种电热水器，包括上述第一方面所述的控制电路。基于同一发明构思，由于上述电热水器所解决问题的原理以及有益效果可以参见上述第一方面的内容，重复之处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例提供的一种控制电路；

图2为本发明实施例提供的一种控制电路；

图3为本发明实施例提供的一种控制电路；

图4为湿度传感器P1在室温25℃时的典型输出电压与相对湿度的对应关系图；

图5为湿度传感器P1在0℃和70℃的环境温度下的输出电压与相对湿度的对应关系图；

图6为本发明实施例提供的一种控制电路；

图7为本发明实施例提供的一种控制电路；

图8为本发明实施例提供的一种控制电路；

图9为本发明实施例提供的一种控制电路；

图10为本发明实施例提供的一种控制电路；

图11为本发明实施例提供的一种控制电路；

图12为本发明实施例提供的一种控制电路；

图13为本发明实施例提供的一种控制电路；

图14为本发明实施例提供的一种控制电路。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。

本发明实施例是基于目前市面上电热水器产品为了获取更好的使用体验，大多通过提高加热功率的方式来实现电热水器的速热功能。而越大的功率意味着工作电流也会越大，同时流过导线的电流越大产生的热量也就越多。而一旦电路板的温度过高就有可能发生电路着火等危险情况。同时，由于电热水器在长时间使用后还会因为内胆、管路老化等原因导致漏水，一旦水流经电路元件就可能导致电路板短路着火，严重威胁了用户的生命健康和财产安全。因此，为了避免上述危险，提高电热水器的使用安全性，本发明提供一种控制电路及电热水器，能够及时检测控制电路的环境湿度以及温度，当控制电路的环境湿度或者温度异常时能够及时告警，以便于采取相应措施，避免发生因湿度过大导致控制电路中线路短路等事故的发生。

基于上述发明原理，本发明实施例提供一种控制电路，应用于电热水器中，如图1所示该控制电路包括：主控模块11和湿度检测模块12。

其中，湿度检测模块12与主控模块11连接。

湿度检测模块12用于根据控制电路的环境湿度生成湿度检测信号，并向所述主控模块11输出该湿度检测信号。主控模块11根据湿度检测信号确定控制电路的环境湿度，主控模块11若确定控制电路的环境湿度大于湿度阈值时，则生成第一告警信号。

本发明上述实施例中提供的控制电路，能够在电热水器出现内胆漏水等情况时，及时检测到该情况并生成告警信号。从而避免了电路短路等危险的发生。

如图2所示，在一种实施例中，本发明所提供的控制电路中湿度检测模块包括：湿度传感器P1、第一电容单元CU1以及第一电阻单元RU1

湿度传感器P1的输出端连接第一电容单元CU1的一端，第一电容单元CU1的另一端接地；湿度传感器P1的输出端还连接第一电阻单元RU1的一端，第一电阻单元RU1的另一端与主控模块11连接。

其中，湿度传感器P1，用于根据控制电路的环境湿度生成电压信号。第一电容单元CU1，用于对电压信号进行滤波。第一电阻单元RU1，用于对电压信号进行限流生成湿度检测信号。

具体的，在一种实施例中，湿度传感器P1包括高精度集成湿度传感器，如Honeywell HIH-4000型湿度传感器。该湿度传感器具有0-100％RH的测量方位以及±3.5％RH的测量精度，可在-40℃-85℃的环境下工作，并仅需要15s的响应速度。

当湿度传感器P1采用Honeywell HIH-4000型湿度传感器，第一电容单元CU1为电容C1，第一电阻单元RU1为电阻R1时，如图3所示，湿度检测模块的具体电路结构包括湿度传感器P1、电容C1以及电阻R1。其中湿度传感器P1的引脚1连接5V电源VCC，湿度传感器P1的引脚3接地；引脚2作为湿度传感器的输出端连接电容C1的一端，C1的另一端接地；湿度传感器的输出端引脚2还连接电阻R1，R1的另一端连接主控模块11。可选的，其中C1＝100μF，R1＝1000Ω。

在图3所示的电路中，湿度传感器P1检测到当前环境湿度后，会根据环境湿度的不同，在输出端引脚2输出一个电压信号，该电压信号通过电容C1进行滤波、通过R1进行限流后，输入主控模块11。

图4为湿度传感器P1在室温25℃时的典型输出电压与相对湿度的对应关系图，其中虚线表示实验测量数据，实线表示最优线性拟合数据即最终采用的计算数据。从图中可知，当湿度在0-100％RH范围内变化时，湿度传感器P1的输出电压在0.8-3.9V之间呈趋近于线性变化。因此，在湿度检测模块将湿度传感器生成的电压信号进行滤波、限流并输出至主控模块11后，主控模块11能够通过预设的电压与相对湿度的关系，根据接收到的电压信号确定当前控制电路的环境湿度。

此外，图5为同一型号的湿度传感器P1在0℃和70℃的环境温度下的输出电压与相对湿度的对应关系图。其中，在0℃的环境温度下，当相对湿度在0-100％RH范围内变化时，湿度传感器的输出电压在0.8-3.9V之间趋近于线性变化(如图中实线部分)。当在70℃的环境温度下，当相对湿度在0-100％RH范围内变化时，湿度传感器的输出电压在0.75-3.5V之间趋近于线性变化(如图中虚线部分)。因此可以看出，湿度传感器的测量结果会因环境温度的不同出现漂移。

为了避免上述湿度传感器P1的测量结果会受到环境温度影响的这一问题，如图6所示，本发明实施例所提供的控制电路还包括：湿度补偿模块13。其中，湿度补偿模块13与主控模块11连接。

湿度补偿模块13，用于检测湿度传感器P1处的温度并生成湿度补偿信号，湿度补偿模块13还用于将湿度补偿信号输出至主控模块11。

主控模块11，具体用于根据湿度检测信号和湿度补偿信号，确定控制电路的环境湿度。

本发明实施例中，通过湿度补偿模块13检测湿度传感器P1处的温度并生成湿度补偿信号，并将湿度补偿信号输出至主控模块11，以便主控模块11根据湿度检测信号和湿度补偿信号确定控制电路的环境湿度。从而避免了因受到湿度传感器处温度影响导致湿度传感器测量的湿度数据不准确，进而导致主控模块确定的控制电路的环境温度存在误差的问题。

示例性的，如图7所示，湿度补偿模块13具体包括热敏电阻P2、电容Cf、电阻Rv、电阻Rl。其中，热敏电阻P2可以选标称阻值为50KΩ的热敏电阻，Cf＝100nF，Rv＝30KΩ，Rl＝1KΩ。热敏电阻P2的第一端1通过电阻Rv连接电源VCC，热敏电阻P2的第二端2接地，电容Cf跨接在热敏电阻P2的第一端1与第二端2之间，热敏电阻P2的第一端1通过电阻Rl连接主控模块11。具体的，可以将热敏电阻P2设置在湿度传感器P1附近。热敏电阻P2的阻值会随着环境湿度的升高而减小以及随着环境湿度的降低而增大。因此在将热敏电阻P2与定制电阻Rv进行串联，当外界温度变化时，P2的阻值会变化进而加载到P2上的电压也会随之变化。将加载在P2上的电压经过Cf滤波和Rl限流后连接主控模块11，进而主控模块11就能够根据接收到的电压信号确定湿度检测模块12处的温度，进而根据湿度补偿信号对湿度检测模块12检测到的湿度检测信号中的环境湿度数据进行补偿，从而确定更加精确的控制电路的环境湿度。

在另一种实施例中，考虑到在电热水器中由于加热功率大或者电路元件老化等原因，可能导致控制电路温度过高进而发生电路着火的危险。进而如图8所示，本发明实施例提供的控制电路还包括：温度检测模块14。其中，温度检测模块14与主控模块11连接。

温度检测模块14用于采集控制电路的环境温度并生成温度检测信号，温度检测模块14还用于向主控模块44输出温度检测信号。主控模块11用于根据温度检测信号确定控制电路的环境温度；主控模块若确定控制电路的环境温度大于温度阈值，则生成第二告警信号。

如图9所示，在一种实施例中，温度检测模块具体包括热电偶温度传感器141和放大电路142。

其中，热电偶温度传感器141的冷端和热端分别设置在控制电路的不同预设位置。热电偶温度传感器141的热端a连接放大电路142的第一输入端c，热电偶温度传感器141的冷端b连接放大电路142的第二输入端d；放大电路142的输出端连接主控模块11。

放大电路142用于将热电偶温度传感器141的热端与冷端之间的热电势信号进行放大产生温度检测信号。

示例性的，热电偶温度传感器141可以是K型热电偶温度传感器。

本发明实施例中，利用热电偶温度传感器的冷端与热端的温度不同时，在该热电偶回路中会产生热电势的特性。通过将热电偶温度传感器的冷端和热端分别设置在控制电路的不同预设位置，进而当在控制电路中当热电偶温度传感器热端所处位置的温度过高时，能够及时检测到该情况。示例性的，可以将热电偶温度传感器热端设置在控制电路中发热量大的元器件周围，进而精确检测控制电路中可能出现故障的位置的温度。

在一种实施例中，如图10所示，放大电路142具体包括：反相比例放大电路1421、电压反相器电路1422和第二电容单元CU2。其中：

反相比例放大电路1421的第一输入端c连接热电偶温度传感器141的热端a；反相比例放大电路的第二输入端d连接热电偶温度传感器141的冷端；第二电容单元CU2跨接在反相比例放大电路1421的第一输入端c与反相比例放大电路1421的第二输入端d之间，并且反相比例放大电路1421的第二输入端d接地；反相比例放大电路1421的输出端连接反相器电路1422的输入端，反相器电路1422的输出端连接主控模块11。

所述反相比例放大电路用于将所述热电偶温度传感器的热端与冷端之间的热电势信号进行反相放大，所述电压反相器电路用于将反相放大后的热电势信号反相输出至所述主控模块。第二电容单元CU2用于对热电偶温度传感器141的热端与冷端之间的热电势信号进行滤波。

本发明实施例中，考虑到热电偶温度传感器的热端与冷端之间的热电势非常小，一般只有几微伏到几十微伏。因此为了便于检测，通过反相比例放大电路将该热电势进行放大。之后由于经过反相比例放大电路放大后的电压信号为负，为了主控模块的通信接口能够测量到该电压信号，再通过电压反相器电路，将反相比例放大电路输出的电压信号进行反相。

如图11所示，反相比例放大电路1421包括：第一运算放大器U1、第二电阻单元RU2、第三电阻单元RU3、第四电阻单元RU4；电压反相器电路1422包括：第二运算放大器U2、第五电阻单元RU5、第六电阻单元RU6、第七电阻单元RU7、第三电容单元CU3。

其中，第二电阻单元RU2的一端连接热电偶温度传感器141的热端，第二电阻单元RU2的另一端连接第一运算放大器U1的反相输入端；第三电阻单元RU3的第一端连接第一运算放大器U1的同相输入端，第三电阻单元RU3的另一端接地；第四电阻单元RU4跨接在第一运算放大器U1的反相输入端与第一运算放大器U1的输出端之间；第五电阻RU5连接在第一运算放大器U1的输出端与第二运算放大器U2的反相输入端之间。

第二运算放大器U2的同相输入端接地；第六电阻单元RU6跨接在第二运算放大器U2的反相输入端与输出端之间；第二运算放大器U2的输出端通过第七电阻单元RU7连接主控模块11；第三电容单元CU3的一端连接第二运算放大器U2的输出端，第三电容单元CU3的另一端接地。

其中，第二电阻单元RU2为反相比例放大电路输入电阻，第三电阻单元RU3、第四电阻单元RU4、第五电阻单元RU5、第七电阻电阻RU7为限流电阻，第三电容单元CU3为滤波电容。

需要说明的是，本发明上述各实施例中，各电阻单元可以由一个成品的电阻器件来构成，也可以由多个电阻通过串联、并联的方式构成。同理，各电容单元也可以由一个或多个电容器件通过串并联的方式构成。

如图12所示，示例性的，CU2包括电容C2、CU3包括电容C3、RU2包括电阻R2、RU3包括电阻R3、RU4包括电阻R4、RU5包括电阻R5、RU6包括电阻R6、RU7包括电阻R7，第一运算放大器U1包括双通道运算放大器U1，第二运算放大器U2包括双通道运算放大器U2。其中，R2＝1KΩ，R3＝1KΩ，R4＝91KΩ，R5＝1KΩ，R6＝1KΩ，R7＝1KΩ；C2＝20pF，C3＝20pF。

在本申请实施例中，热电偶温度传感器141热端与冷端之间的热电势信号经过C1滤波后，输入双通道运算放大器U1。具体的，由于R2＝1KΩ，R4＝91KΩ，因此U_O1＝-91×U_I，其中U_O1为双通道运算放大器U1的输出电压，U_I为双通道运算放大器U1的输入电压。又根据电压反相器电路原理可知，U_O2＝-U_O1，其中U_O2为双通道运算放大器U2的输出电压，U_O1为双通道运算放大器U1的输出电压，进而实现热电势信号的正相放大。之后U_O2经过R7限流和C3滤波后，连接主控模块。通过主控模块中的模数转换口可把模拟电压信号量化成数字信号，实现获取热电偶温度传感器采集到的温度信息。

示例性的，当热电偶温度传感器141为K型热电偶温度传感器时，根据温度、电压分度表可知：热电偶温度传感器的参考端温度为0℃时，温度为0℃时，热电偶温度传感器的输出电压0mV；温度为600℃时，热电偶温度传感器的输出电压24.902mV；温度为1300℃时，热电偶温度传感器的输出电压52.398mV。当利用如图12所示的放大电路对热电偶温度传感器的输出电压进行放大后，当温度为1300℃时，经过放大后U_O2＝52.398mV×91＝4.768218V。此时，为了使放大电路能够成功输出电压信号，可以将运算放大器U1、U2的供电电压VCC设置为5V。

如图13所示，在一种实施例中，为了使上述温度检测模块14能够直接检测到热电偶温度传感器热端的具体温度值。本发明所提供的控制电路，还包括：温度补偿模块15，温度补偿模块15与主控模块11连接；

温度补偿模块15，用于检测热电偶温度传感器141的冷端的温度并生成温度补偿信号，温度补偿模块15还用于将温度补偿信号输出至主控模块11；

主控模块，具体用于根据温度检测信号和温度补偿信号确定控制电路的环境温度。

其中，温度补偿模块15的内部结构以及检测温度的方法可以参考图7以及上述对图7相应的描述部分，重复之处不再赘述。需要说明的是，由于本发明提供的控制电路中所包括的湿度补偿模块13和温度补偿模块15可以是分别设置的不同软、硬件模块，也可以为共用的同一个补偿模块。具体的，可以通过将上述湿度传感器P1与热电偶温度传感器141的冷端设置在比较接近的位置上，进而补偿模块检测到的温度则既可以作为湿度传感器P1处的温度，也可作为热电偶温度传感器141的冷端处的温度，进而利用该补偿模块可以同时实现上述湿度补偿模块13和温度补偿模块15的功能。

在一种实施例中，考虑到上述实施例中各检测模块、补偿模块输出的是模拟信号。为了使主控模块11能够与上述湿度检测模块12、湿度补偿模块13、温度检测模块14和温度补偿模块15中的任一个或多个模块进行通信。本发明提供的控制电路中，主控模块11通过数模转换接口与湿度检测模块12、湿度补偿模块13、温度检测模块14和温度补偿模块15中的任一个或多个模块连接。

具体的，主控模块11包括单片机，该单片机包括至少一个数模转换接口。主控模块11通过单片机上的数模转换接口与其他功能模块间的通信功能。

在一种实施例中，如图14所示，本发明所提供的控制电路还包括：告警模块16。

其中，告警模块16与主控模块11连接。告警模块16用于根据第一告警信号和/或第二告警信号报警。

告警模块具体包括显示器、蜂鸣器。告警单元16具体用于通过显示器向用户显示故障信息和/或通过蜂鸣器向用户发送故障声响。

如图14所示，本发明所提供的控制电路还包括：操作模块17。

其中操作模块17与主控模块连接。操作模块17用于通过按键接收用户的控制操作。

此外，本发明实施例还提供一种电热水器，该电热水器包括上述本发明所提供的控制电路。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种控制电路，应用于电热水器，其特征在于，包括：主控模块、湿度检测模块、湿度补偿模块和温度检测模块；

所述湿度检测模块与所述主控模块连接，所述湿度检测模块包括湿度传感器；

所述湿度检测模块用于采集所述控制电路的环境湿度并生成湿度检测信号，所述湿度检测模块还用于向所述主控模块输出所述湿度检测信号；

所述主控模块用于根据所述湿度检测信号确定所述控制电路的环境湿度；所述主控模块若确定所述控制电路的环境湿度大于湿度阈值，则生成第一告警信号；

所述湿度补偿模块与所述主控模块连接；

所述湿度补偿模块，用于检测所述湿度传感器处的温度并生成湿度补偿信号，所述湿度补偿模块还用于将所述湿度补偿信号输出至所述主控模块；

所述主控模块，具体用于根据所述湿度检测信号和所述湿度补偿信号，确定所述控制电路的环境湿度；

所述温度检测模块包括热电偶温度传感器、放大电路；所述热电偶温度传感器的热端连接所述放大电路的第一输入端，所述热电偶温度传感器的冷端连接所述放大电路的第二输入端；所述放大电路的输出端连接所述主控模块；

所述放大电路包括反相比例放大电路、电压反相器电路和第二电容单元；所述反相比例放大电路的第一输入端连接所述热电偶温度传感器的热端；所述反相比例放大电路的第二输入端连接所述热电偶温度传感器的冷端；所述第二电容单元跨接在所述反相比例放大电路的第一输入端与所述反相比例放大电路的第二输入端之间，并且所述反相比例放大电路的第二输入端接地；所述反相比例放大电路的输出端连接所述反相器电路的输入端，所述反相器电路的输出端连接所述主控模块；

所述反相比例放大电路包括：第一运算放大器、第二电阻单元、第三电阻单元、第四电阻单元；所述电压反相器电路包括：第二运算放大器、第五电阻单元、第六电阻单元、第七电阻单元、第二电容单元；所述第二电阻单元的一端连接所述热电偶温度传感器的热端，所述第二电阻单元的另一端连接第一运算放大器的反相输入端；所述第三电阻单元的第一端连接所述第一运算放大器的同相输入端，所述第三电阻单元的另一端接地；所述第四电阻单元跨接在所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端之间；所述第五电阻连接在所述第一运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的反相输入端之间；所述第二运算放大器的同相输入端接地；所述第六电阻单元跨接在所述第二运算放大器的反相输入端与输出端之间；所述第二运算放大器的输出端通过第七电阻单元连接所述主控模块；所述第二电容单元的一端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第二电容单元的另一端接地。

2.根据权利要求1所述控制电路，其特征在于，所述湿度检测模块还包括：第一电容单元以及第一电阻单元；

所述湿度传感器的输出端连接所述第一电容单元的一端，所述第一电容单元的另一端接地；所述湿度传感器的输出端还连接所述第一电阻单元的一端，所述第一电阻单元的另一端与所述主控模块连接；

所述湿度传感器，用于根据所述控制电路的环境湿度生成电压信号；

所述第一电容单元，用于对所述电压信号进行滤波；

所述第一电阻单元，用于对所述电压信号进行限流生成所述湿度检测信号。

3.根据权利要求1所述控制电路，其特征在于，所述温度检测模块与所述主控模块连接；

所述温度检测模块用于采集所述控制电路的环境温度并生成温度检测信号，所述温度检测模块还用于向所述主控模块输出所述温度检测信号；

所述主控模块用于根据所述温度检测信号确定所述控制电路的环境温度；所述主控模块若确定所述控制电路的环境温度大于温度阈值，则生成第二告警信号。

4.根据权利要求1所述控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：温度补偿模块，所述温度补偿模块与所述主控模块连接；

所述温度补偿模块，用于检测所述热电偶温度传感器的冷端的温度并生成温度补偿信号，所述温度补偿模块还用于将所述温度补偿信号输出至所述主控模块；

所述主控模块，具体用于根据所述温度检测信号和所述温度补偿信号确定所述控制电路的环境温度。

5.一种电热水器，其特征在于，包括上述权利要求1-4任一项的控制电路。