CN108317739A - 一种多功能漏保电源线控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多功能漏保电源线控制系统，将两个双向通信模块分别设置在漏电保护插头和电热水器操作器中，实现了漏电保护插头和电热水器之间的实时通信，解决了有线通信的风险。电热水器控制系统通过剩余热水量计算模块分析处理水流信号和温度信号，准确计算出内胆剩余热水量，以数字百分比的形式直观地显示出来，清晰明了，方便用户在洗浴前查看热水量信息。在电热水器断电状态下，漏电保护插头和电热水器操作器仍可进行通信，在用水过程中对剩余热水量进行检测，当剩余热水量不满足洗浴要求时，通过声光报警来提醒用户不适宜洗浴，并自动接通电热水器进行加热。
Description
技术领域
本发明涉及电热水器控制技术领域，尤其涉及一种多功能漏保电源线控制系统。
背景技术
现有技术中，电热水器使用的漏保电源线仅具有出水断电、复位通电和地线带电保护等功能，功能较为单一，且对于带出水断电功能的漏保电源线需增加两条光耦信号线，存在信号线断路的风险。
对于电脑型电热水器，在出水断电后，显示屏无法工作，用户无法得知电热水器内胆中的热水温度和剩余热水量，存在不良体验。另外，对于电脑型电热水器而言，由于内胆水温层分布不均，单点探温很难准确的得知剩余热水量情况，导致用户在洗浴时较难把控洗浴时间。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种能实时显示热水剩余热水量并在剩余热水量不足不满足洗浴要求时自动报警通电的漏保电源线控制系统。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种多功能漏保电源线控制系统，包括：漏保电源线和电热水器控制系统，所述漏电保护电源线由漏电保护插头和电源线组成；其特征在于，所述漏电保护插头包括：控制电路，与所述控制电路连接的电源模块、第一法拉电容、第一双向通信模块和机械结构，所述电源模块在通电状态下给所述控制电路和所述第一双向通信模块供电，所述第一法拉电容在断电状态下给所述控制电路和所述第一双向通信模块供电，所述机械结构用来控制电源线三极的通断；所述电热水器控制系统包括：主控制器，与所述主控制器连接的操作器、水流量传感器、温度传感器、第二双向通信模块和电加热器，在所述主控制器上连接有第二法拉电容，所述主控制器在通电状态下给所述操作器和所述第二双向通信模块供电，所述第二法拉电容在断电状态下给所述操作器和所述第二双向通信模块供电；所述第一双向通信模块与所述第二双向通信模块无线连接，在所述主控制器内设有剩余热水量计算模块，在所述控制电路内设有洗浴要求判断模块，所述控制电路根据所述剩余热水量计算模块和所述洗浴要求判断模块控制所述机械结构动作，从而控制所述电源线三极的通断。
作为上述方案的进一步说明，所述水流量传感器和所述第二双向通信模块安装在所述操作器上。
作为上述方案的进一步说明，所述第一双向通信模块和所述第二双向通信模块都为：蓝牙通信模块、WiFi通信模块、RF射频模块、ZigBee通信模块或Modbus通信模块。
作为上述方案的进一步说明，在所述操作器上设有用来显示所述剩余热水量的显示模块。
作为上述方案的进一步说明，所述洗浴要求判断模块为剩余热水量比较模块，用来比较所述剩余热水量计算模块计算出的当前值与设定值的大小。
作为上述方案的进一步说明，所述主控制器通过第二双向通信模块接入物联网或智能终端。
作为上述方案的进一步说明，所述剩余热水量计算算法为：定义恒定进水流量为L，用水时间为t，当前内胆水温为T，热水输出率为RL，电热水器容量为N，则电热水器总热水量Lmax＝RL×N，实际用水量为Ly＝L×t，可得到剩余热水量Ls＝Lmax-Ly，结合当前内胆水温T对剩余热水量进行修正，得出最终剩余热水量Lz＝f(Ls，T)＝(Lc+Ls)/2，Lc为当前内胆水温T对应的剩余热水量经验值，根据具体的产品由试验测出。
作为上述方案的进一步说明，结合当前内胆水温T对剩余热水量进行修正时改为根据微积分运算得出最终剩余热水量Lz，
作为上述方案的进一步说明，所述洗浴要求判断模块的判断方法为：在所述控制电路中存储有剩余热水量最低值，所述电热水器控制系统通过所述第二通信模块将剩余热水量信息发送给所述漏电保护插头的所述第一通信模块；所述第一通信模块接收剩余热水量信息后将之发送给所述控制电路，所述控制电路对剩余热水量与设定的剩余热水量最低值进行比较，当剩余热水量≥设定的剩余热水量最低值时，则控制所述机械结构动作断开所述电源线的三极，停止对电热水器内胆中水的加热；当剩余热水量＜设定的剩余热水量最低值时，控制所述机械结构接通所述电源线的三极，重新启动电加热器的工作，对电热水器内胆中水进行加热。
作为上述方案的进一步说明，在所述主控制器上连接有报警装置，当所述洗浴要求判断模块判断剩余热水量不满足洗浴要求时，所述主控制器控制报警装置发出报警信号。
本发明的有益效果是：
一、通过设置剩余热水量计算模块，在电热水器开机状态下，以百分比的形式显示剩余热水量，直观明了，方便用户查看。
二、通过设置洗浴要求判断模块，可实时判断剩余热水量是否满足洗浴要求，当热水量满足洗浴要求时，则漏电保护插头自动断开与外界电源的连接，使用户的洗浴更安全，同时节约电能；当热水量不满足洗浴要求时，电热水器将发出声光报警信号，提醒用户不适宜洗浴，洗浴体验更加人性化。
三、通过第二双向通信模块可加入物联网，获取天气、气温等有用的信息，帮助用户根据不同季节调节洗浴温度。
附图说明
图1所示为本发明提供的漏保电源线控制系统结构示意图。
图2所示为内胆水温对应的剩余热水量经验值。
附图标记说明：
1：漏保电源线，2：电热水器控制系统。
1-1：漏电保护插头，1-2：电源线。
1-1-1：电源模块，1-1-2：第一通信模块，1-1-3：控制电路，1-1-4：机械结构。
2-1：主控制器，2-2：操作器，2-3：第二通信模块，2-4：水流量传感器，2-5：温度传感器，2-6：电加热器，2-7：继电器。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
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，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所示，一种多功能漏保电源线控制系统，由漏保电源线1和电热水器控制系统2组成。
其中，所述漏电保护电源线1由漏电保护插头1-1和电源线1-2组成。所述漏电保护插头1-1包括电源模块1-1-1、第一通信模块1-1-2、控制电路1-1-3、机械结构1-1-4、按键及外壳，在电源模块1-1-1内设有第一法拉电容。所述电源线1-2包含零线、火线和地线三条通电线。所述漏电保护插头1-1在通电状态下，电源模块1-1-1用于将220VAC转变成5VDC，给控制电路1-1-3和第一通信模块1-1-2供电，同时第一法拉电容进行充电；所述漏电保护插头1-1在断电状态下，由第一法拉电容给控制电路1-1-3和第一通信模块1-1-2供电。
所述电热水器控制系统2包括主控制器2-1、操作器2-2、第二通信模块2-3、水流量传感器2-4、温度传感器2-5和电加热器2-6，水流量传感器2-4和第二通信模块2-3安装在操作器2-2上。
所述第一通信模块1-1-2和所述第二通信模块2-3都为双向通信模块，本实施例提供的一种多功能漏保电源线控制系统利用双向通信模块的数据传输功能，配合控制电路和相应的通信协议，实现电热水器控制系统2与漏电保护插头电源线1之间的双向通信。
所述双向通信模块可以是蓝牙通信模块、WiFi通信模块、RF射频模块、ZigBee通信模块、Modbus通信模块等通信模块。
在电热水器通电状态下，主控制器2-1连接着零线和火线，通过继电器2-7来控制电加热器2-6的工作，同时主控制器2-1将220VAC转变成5VDC，给操作器2-2和第二通信模块2-3供电，维持操作器2-2和第二通信模块2-3的正常工作；在主控制器2-1上连接有第二法拉电容，操作器2-2在电热水器断电的状态下，由第二法拉电容供电，可以维持第二通信模块2-3的正常工作。
水流量传感器2-4实时地检测进水流量，温度传感器2-5实时地检测内胆当前水温，主控制器2-1对进水流量和当前水温进行分析处理，得到准确的内胆剩余热水量，操作器2-2将剩余热水量以数字百分比的形式显示出来。
剩余热水量计算算法为：假定恒定进水流量为L，用水时间为t，当前内胆水温为T，热水输出率为RL，电热水器容量为N，则电热水器总热水量Lmax＝RL×N，实际用水量为Ly＝L×t，可得到剩余热水量Ls＝Lmax-Ly，考虑进水温度对内胆水温层的影响，需要结合当前水温对剩余热水量进行修正，得出最终剩余热水量Lz＝f(Ls，T)＝(Lc+Ls)/2，Lc为当前内胆水温T对应的剩余热水量经验值，根据具体的产品由试验测出，图2所示为一组内胆水温T对应的剩余热水量经验值。在其他实施方式中，也可以根据微积分运算得出最终剩余热水量Lz，如:
在漏电保护插头1-1的控制电路1-1-3中存储有剩余热水量最低值。电热水器控制系统2通过第二通信模块2-3将剩余热水量信息发送给漏电保护插头1-1的第一通信模块1-1-2；第一通信模块1-1-2接收剩余热水量信息后将其发送给控制电路1-1-3，控制电路1-1-3对剩余热水量与设定的剩余热水量最低值进行比较，当剩余热水量≥设定的剩余热水量最低值时，则控制电路1-1-3会根据此信息控制机械结构断开与外界电源的连接，中断电加热器的工作，停止对电热水器内胆中水的加热；当剩余热水量＜设定的剩余热水量最低值时，反馈信号给电热水器控制系统，电热水器操作器将发出声光报警信号，提醒用户热水量不足，不适合洗浴，并且控制机械结构接通与外界电源的连接，重新启动电加热器的工作，对电热水器内胆中水进行加热。根据季节的不同，所述剩余热水量最低值也可以不同。
本控制系统中，控制电路1-1-3作为核心模块，连接着电源模块、第一通信模块、机械结构、按键等组合部件，使信号传输和信号处理不发生紊乱，保证了控制系统的正常工作。本系统采用通信模块进行通信，信息传输量大，信息传输快捷，可实现电热水器控制系统与漏保电源线之间的智能化配合使用。
进一步地，本控制系统还可以通过双向通信模块加入物联网、智能终端，获取一些有助于洗浴的信息，如天气、气温等信息，帮助用户根据不同季节调节洗浴温度，给用户带来更加舒适的沐浴体验。
通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。
Claims (10)
1.一种多功能漏保电源线控制系统，包括：漏保电源线和电热水器控制系统，所述漏电保护电源线由漏电保护插头和电源线组成；其特征在于，
所述漏电保护插头包括：控制电路，与所述控制电路连接的电源模块、第一法拉电容、第一双向通信模块和机械结构，所述电源模块在通电状态下给所述控制电路和所述第一双向通信模块供电，所述第一法拉电容在断电状态下给所述控制电路和所述第一双向通信模块供电，所述机械结构用来控制电源线三极的通断；
所述电热水器控制系统包括：主控制器，与所述主控制器连接的操作器、水流量传感器、温度传感器、第二双向通信模块和电加热器，在所述主控制器上连接有第二法拉电容，所述主控制器在通电状态下给所述操作器和所述第二双向通信模块供电，所述第二法拉电容在断电状态下给所述操作器和所述第二双向通信模块供电；
所述第一双向通信模块与所述第二双向通信模块无线连接，在所述主控制器内设有剩余热水量计算模块，在所述控制电路内设有洗浴要求判断模块，所述控制电路根据所述剩余热水量计算模块和所述洗浴要求判断模块控制所述机械结构动作，从而控制所述电源线三极的通断。
2.根据权利要求1所述的一种多功能漏保电源线控制系统，其特征在于，所述水流量传感器和所述第二双向通信模块安装在所述操作器上。
3.根据权利要求1所述的一种多功能漏保电源线控制系统，其特征在于，所述第一双向通信模块和所述第二双向通信模块都为：蓝牙通信模块、WiFi通信模块、RF射频模块、ZigBee通信模块或Modbus通信模块。
4.根据权利要求1所述的一种多功能漏保电源线控制系统，其特征在于，在所述操作器上设有用来显示所述剩余热水量的显示模块。
5.根据权利要求1所述的一种多功能漏保电源线控制系统，其特征在于，所述洗浴要求判断模块为剩余热水量比较模块，用来比较所述剩余热水量计算模块计算出的当前值与设定值的大小。
6.根据权利要求1所述的一种多功能漏保电源线控制系统，其特征在于，所述主控制器通过第二双向通信模块接入物联网或智能终端。
7.根据权利要求1所述的一种多功能漏保电源线控制系统，其特征在于，所述剩余热水量计算算法为：定义恒定进水流量为L，用水时间为t，当前内胆水温为T，热水输出率为RL，电热水器容量为N，则电热水器总热水量Lmax＝RL×N，实际用水量为Ly＝L×t，可得到剩余热水量Ls＝Lmax-Ly，结合当前内胆水温T对剩余热水量进行修正，得出最终剩余热水量Lz＝f(Ls，T)＝(Lc+Ls)/2，Lc为当前内胆水温T对应的剩余热水量经验值，根据具体的产品由试验测出。
8.根据权利要求7所述的一种多功能漏保电源线控制系统，其特征在于，结合当前内胆水温T对剩余热水量进行修正时改为根据微积分运算得出最终剩余热水量Lz，
9.根据权利要求1所述的一种多功能漏保电源线控制系统，其特征在于，所述洗浴要求判断模块的判断方法为：在所述控制电路中存储有剩余热水量最低值，所述电热水器控制系统通过所述第二通信模块将剩余热水量信息发送给所述漏电保护插头的所述第一通信模块；所述第一通信模块接收剩余热水量信息后将之发送给所述控制电路，所述控制电路对剩余热水量与设定的剩余热水量最低值进行比较，当剩余热水量≥设定的剩余热水量最低值时，则控制所述机械结构动作断开所述电源线的三极，停止对电热水器内胆中水的加热；当剩余热水量＜设定的剩余热水量最低值时，控制所述机械结构接通所述电源线的三极，重新启动电加热器的工作，对电热水器内胆中水进行加热。
10.根据权利要求1所述的一种多功能漏保电源线控制系统，其特征在于，在所述主控制器上连接有报警装置，当所述洗浴要求判断模块判断剩余热水量不满足洗浴要求时，所述主控制器控制报警装置发出报警信号。
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