CN113639469A - 一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器，设置地线带电检测系统与主控制系统连接，主控制系统与智能通断控制模块连接形成信息闭环，在环境地线带电或电热水器漏电时，智能通电控制系统智能通断电，不需要用户操作通断电，极大提高用户体验；通过设置智能防护自动整机不工作和水阻式防触电的安全组合，无论电热水器本身漏电还是地线的反向带电，不仅能保护用户的洗浴安全，还能避免因电热水器漏电导致的家用电器接地外壳带电。

Description

一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器

技术领域

本发明涉及电热水器技术领域，尤其涉及一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器。

背景技术

现有的电热水器漏保技术主要包括被动漏保技术、主动漏保技术和智能通断电漏保技术。被动漏保技术即只有发生漏电且漏电被检测到时才断开电源零火线，漏电保护插头工作在浴室潮湿环境，导致可靠性不稳定，存在漏电检测系统失效和脱扣器损坏的风险，对于用户存在风险，为提高安全性能，部分用户在洗浴前按漏电保护插头的试验键使电热水器三极断开，洗浴完后需按下漏电保护插头的复位按钮才能给电热水器通电，部分家庭电热水器安装在高位，导致操作困难，存在不良体验。主动漏保技术是通过水流量传感器收集到用户有用水行为后，通过逻辑控制驱动电加热器模块断电，保证了用户不会由于漏电而触电，只断开了电加热器模块，而漏电保护开关电源线、控制器依然带电，且部分漏电事故是由于接地不良或地线带电引起，无法彻底保证用户洗浴安全，存在安全风险。

专利CN 201610383306.9公开一种智能断电的电热水器控制系统，包括：可自动复位的三极漏电保护插头电源线，单片机，电加热器模块，第一继电器，第二继电器，用来实现强弱电隔离和通讯的隔离通讯模块，可充放电的电源模块，电源检测模块，以及硬件上电复位模块。工作时，通过与单片机连接的遥控器、机身按键或远程控制终端触发隔离通讯模块，使隔离通讯模块发出断电或闭合信号，即可实现三极漏电保护插头电源线三极的断开和闭合，避免用户较难操作安装在高处的漏电保护插头电源线，保证用户安全洗浴。但是该专利使用了漏电保护插头，其内部有独立的电源模块，单片机，漏电检测模块，故障率高，导致整个智能通断电系统可靠性偏低，电热水器容易经常出现故障。

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成本低且可靠性强的带智能防护自动整机不工作功能的电热水器。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器，包括：电热水器本体，控制所述电热水器本体工作的主控制系统模块，为所述电热水器本体的电加热器供电的开关插头模块，以及安装在所述电热水器本体进出水端的防电墙；所述主控制系统模块能控制所述电加热器的供电通断；其特征在于，在所述主控制系统模块上连接有智能通断控制模块，所述智能通断控制模块包括电源转换模块、通讯模块和开关控制模块，所述电源转换模块用来将高压电转换为低压电并通过所述开关控制模块为所述主控制系统模块的主控制器供电，所述通讯模块用来实现所述开关控制模块与所述主控制器之间的通讯，所述开关控制模块用来控制所述主控制器的外部供电通断；所述电热水器本体的内胆连接有地线带电检测模块，所述地线带电检测模块具有两个信号输入端和一个信号输出端，所述地线带电检测模块的一个信号输入端与所述内胆连接、另一信号输入端连接墙体形成回路，所述地线带电检测模块的信号输出端与所述主控制系统模块连接。

作为上述方案的进一步说明，所述内胆分别与所述电加热器的外壳、所述开关插头模块的地线连接。

作为上述方案的进一步说明，所述地线带电检测模块连接有声光报警装置，所述声光报警装置为氖泡灯、LED灯或声光报警器。

作为上述方案的进一步说明，所述开关控制模块包括控制器和开关器件，所述开关器件连接在所述电源转换模块与所述主控制器之间，所述控制器用来控制所述开关器件进行通断电工作；所述开关器件为继电器、脱扣机构、三极管、MOS管或晶闸管中的一种。

作为上述方案的进一步说明，所述智能通断控制模块还包括与所述控制器连接的状态显示模块，所述状态显示模块用于显示所述内胆带电异常状态和/或所述主控制系统模块的通断电状态。

作为上述方案的进一步说明，所述状态显示模块为显示屏、报警灯或声光报警器。

作为上述方案的进一步说明，所述智能通断控制模块设在所述电热水器本体的机体内或设在所述电热水器本体的机体外。

作为上述方案的进一步说明，在所述主控制器上连接有出水检测模块，所述主控制器的外部供电通断受控于所述出水检测模块反馈的信号。

作为上述方案的进一步说明，在所述主控制器上连接有可充放电电源模块，所述可充放电电源模块构成所述主控制器的备用电源。

作为上述方案的进一步说明，所述主控制器为单片机，在所述单片机上连接有继电器模块、显示模块和操作模块；所述继电器模块用于控制电热水器中电加热器的通断电，所述显示模块和所述操作模块用于显示、控制电热水器的各项功能。

本发明的有益效果是。

一、采用智能通断控制模块取代现有的漏电保护插头，设置低压供电线和通讯模块，低压供电线为所述主控制器供电，并具有低压通断电控制功能，取消了漏保插头、变压器和法拉电容，在保证电热水器用电用水安全的基础上提高了整个智能系统的可靠性，又极大降低了成本，同时避免用户较难操作安装在高处的保护插头电源线；设置地线带电检测模块在环境地线带电或电热水器漏电时，能智能通断电，不再需要用户操作通断电，极大提高用户体验。

二、直接从电热水器电源线处断开整机控制部分供电，从而让整机处于断电状态；通过设置智能防护自动整机不工作+水阻式防触电的安全组合，无论电热水器本身漏电还是地线的反向带电，不仅能保护用户的洗浴安全，还能避免因电热水器漏电导致的家用电器接地外壳带电。

三、设置可充放电电源模块在单片机失电整机不工作时给单片机供电，使得单片机可以继续检测用水情况并根据出水检测装置反馈的信号及时整机通电。

四、在智能通断控制模块上设置有用于显示主控制系统模块通断电和电热水器的内胆是否带电的状态显示模块，进行地线带电异常状态警示以及方便在用水时观察主控制系统模块是否处于断电状态，提高安全性。

附图说明

图1所示为本发明提供的带智能防护自动整机不工作功能的电热水器的结构示意图。

图2所示为本发明提供的带智能防护自动整机不工作功能的出水自动整机不工作防护控制流程图。

图3所示为本发明提供的带智能防护自动整机不工作功能的地线带电自动整机不工作防护控制流程图。

图4所示为本发明提供的带智能防护自动整机不工作功能的电热水器的结构图。

附图标记说明。

1：电加热器外壳，2：电加热器，3：继电器模块，4：内胆，5：水阻式防触电装置，6：出水检测模块，7：镁棒。

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。

图1所示为本实施例提供的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器的控制系统示意图，包括：电热水器本体，控制所述电热水器本体工作的主控制系统模块，为所述电热水器本体的电加热器2供电的开关插头模块，以及安装在所述电热水器本体进出水端的防电墙；所述主控制系统模块能控制所述电加热器的供电通断，在所述主控制系统模块上连接有智能通断控制模块，所述智能通断控制模块包括电源转换模块、通讯模块和开关控制模块，所述电源转换模块用来将高压电转换为低压电并通过所述开关控制模块为所述主控制系统模块的主控制器供电，所述通讯模块用来实现所述开关控制模块与所述主控制器之间的通讯，所述开关控制模块用来控制所述主控制器的外部供电通断，所述电热水器本体的内胆连接有地线带电检测模块，所述地线带电检测模块具有两个信号输入端和一个信号输出端，所述地线带电检测模块的一个信号输入端与所述内胆连接、另一信号输入端连接墙体形成回路，所述地线带电检测模块的信号输出端与所述主控制器连接，所述内胆分别与所述电加热器的外壳1、所述开关插头模块的地线连接。这样，内胆与地线带电检测模块及墙体形成回路，当地线带电或电加热器漏电，就会导致内胆带电，带电检测模块就会检出内胆带电，并发送带电信号到主控制系统；当用户用水沐浴或当带电检测模块检测内胆异常带电时，智能通断电模块切断主控制器的外部供电电源，使主控制系统控制失电停止工作，所有受主控制系统模块控制的功能模块失电并停止工作，实现整机断电。

需要说明的是，所述智能通断控制模块连接在所述电热水器本体的供电线路上，可以位于所述热水器本体的机身内部，也可以位于所述热水器本体的机身外部。

本实施例中，所述开关控制模块包括通断模块和逻辑控制驱动模块。所述电源转换模块用来将高压电转换成低压电并通过低压供电线为所述主控制器供电，所述通断模块连接在所述电源转换模块与所述主控制器之间用来控制所述低压供电线的通断从而实现所述主控制器外部供电的通断电，所述逻辑控制与驱动模块连接在所述通断模块和所述通讯模块之间，所述通讯模块与所述主控制器通讯。所述逻辑控制与驱动模块为所述智能通断控制模块的控制器。

所述智能通断控制模块还包括与所述控制器状态显示模块，所述状态显示模块用于显示所述内胆带电异常状态和/或所述主控制系统模块的通断电状态，可以通过显示和/或声音方式实现，如显示模块、报警灯或声光报警器。

本实施例中，单片机充当电热水器的主控制器，在所述单片机上连接有出水检测模块，所述低压供电部分的通断电控制受控于所述出水检测模块反馈的信号。所述出水检测模块为设在所述电热水器的出水管或进水管上的磁控水流开关。在其他实施方式中，采用微处理器等其他具有控制功能的芯片来代替单片机，采用温度传感器等其他出水检测模块来代替磁控水流开关亦可。对于控制所述低压供电线的通断的通断模块，可以采用继电器或脱扣机构，也可以直接采用三极管、MOS管、晶闸管等受电信号控制的开关器件。本实施例中，所述电加热器的供电通断是通过继电器模块3来实现的，所述继电器模块与单片机信号连接。

进一步地，在所述地线带电检测模块上连接有声光报警装置。优选所述声光报警装置为连接在所述内胆和所述墙体之间的氖泡灯、LED灯或声光报警器。

本实施例中，优选在所述单片机上还连接有显示模块、操作模块和用于检测电热水器内胆水温的温度传感器模块，所述显示模块用于显示电热水器的各项工作信息，包括温度信息，所述操作模块用于控制电热水器的工作。显然地，根据实际需要的不同，本领域技术人员可以将显示模块和操作模块集成在电热水器上。

在其他实施方式中，所述显示模块与所述操作模块可单独分离成一操作器，所述操作器集成于视控盒上，通过无线通讯对电热水器进行控制，进一步提高用户体验。

本实施例中，所述单片机与所述通讯模块之间通过通讯线有线连接；为提高安全性，优选通讯模块为隔离通讯模块，所述隔离通讯的方式为光电耦合信号通讯，或其他高低电位信号通讯。在其他实施方案中，所述单片机和所述通讯模块之间的通讯可以通过无线通讯，比如通过蓝牙模块、WiFi模块、RF射频模块、ZigBee通讯模块、Modbus模块通讯或433m无线模块等，其都可替代本实施方案中的通讯线。

作为改进地，在所述单片机上连接有可充放电电源模块，所述可充放电电源模块与所述低压供电线连接并构成所述主控制器的备用电源。所述可充放电电源模块可以是法拉电容、锂电池等蓄电充放电装置，也可以在所述可充放电电源模块上连接温差发电、水流发电等小型发电装置。

作为改进地，在所述单片机上连接有自动整机不工作启停按键，关闭所述自动整机不工作启停按键时，电热水器为不具备自动断电功能的普通电热水器。

作为改进地，所述主控制系统模块上加入WiFi模块或红外信号接收，实现采用手机或遥控器对电热水器进行控制。电热水器的自动整机不工作功能可由操作模块、手机或遥控器进行关闭与开启，也可手动复位通电加热操作。

本实施例提供的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器，其工作原理为：地线带电检测模块分加与内胆、墙体及主控制系统模块相连，内胆与外部电源的地线及电加热器外壳相连，内胆与地线带电检测模块及墙体形成回路。当地线带电或电加热器漏电，就会导致内胆带电，带电检测模块就会检出内胆带电，并发送带电信号到主控制系统。当用户用水沐浴或当地线带电检测模块检测内胆异常带电时，主控制系统模块发送断电指令至智能通断控制模块切断低压供电线，使主控制系统模块失电停止工作，所有受主控制系统模块的功能模块失电并停止工作，实现整机断电，漏电的电加热器也随之断电，同时通过智能通断控制模块的状态显示模块进行出水断电状态显示或带电状态声光警示。当用户停止沐浴或地线带电状态消除后，整机恢复正常工作。

图2所示为本实施例提供的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器的出水自动整机不工作防护控制流程图，通电后，因为通断模块为常闭状态，电热水器正常开机通电加热工作。当用户沐浴用热水时，出水检测模块产生水流信号，此时单片机接收到水流信号，然后单片机发送断电指令给通讯模块，逻辑控制与驱动模块接收到信号后，控制通断模块断开低压供电线，主控制系统失电，整机断电停止工作，完成沐浴断电过程。此时转为可充放电电源模块供电给单片机，单片机继续监测用户用水状态。若仍接收到水流信号则维持低压供电线断开状态。当用户停止用水后，出水检测模块传递用水状态信号给单片机，单片机发送恢复电热水器工作的信号给通讯模块，逻辑控制与驱动模块接收到信号后，控制通断模块恢复低压供电线导通，主控制系统得电重新工作，整机恢复正常的工作状态。

进一步地，所述单片机连接有电源检测模块，若单片机发送断电指令指定时间内，所述单片机通过电源检测模块依然检测到供电信号，则操作器报智能通断控制模块故障，提醒用户维修智能通断控制模块。

图3所示为本实施例提供的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器的地线带电自动整机不工作防护控制流程图，当地线带电或电加热器漏电，就会导致内胆带电，所述地线带电检测模块就会检出，并发送带电信号到主控制系统。此时单片机接收到地线带电异常信号，然后单片机发送停止电热水器工作的信号给通讯模块，逻辑控制与驱动模块接收到信号后，控制通断模块断开低压供电线，使主控制系统控制失电停止工作，所有受主控制系统模块控制的功能模块失电并停止工作，实现整机断电，并通过智能通断控制模块状态显示模块进行地线带电异常状态警示。当地线带电状态消除后，整机恢复正常工作。

图4所示为本实施例提供的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器的结构示意图，所述电热水器包括内胆4，设置所述内胆4内的电加热器2和镁棒7，以及与所述内胆4连通的进水管组件和出水管组件。在所述进水管组件和出水管组件上设置有水阻式防触电装置5和出水检测模块6，当用水时，通过自动整机不工作功能，避免了电热水器本身的漏电。当出现环境地线带电时，电热水器自带的水阻式防触电装置5，同时保证了无论是电热水器本身漏电还是地线反向带电，均能通过水阻式防触电装置水阻物理隔电原理，实现电热水器的安全使用。

在本实施方案中，电源转换模块、逻辑控制驱动模块、通讯模块、通断模块、温度传感器模块、出水检测模块、继电器模块、电加热器，继电器仅为示例性，不能理解为对本发明的限制，其连接位置和数量是可根据需求进行变换，作为本发明的不同实施方案。

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)

1.一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器，包括：电热水器本体，控制所述电热水器本体工作的主控制系统模块，为所述电热水器本体的电加热器供电的开关插头模块，以及安装在所述电热水器本体进出水端的防电墙；所述主控制系统模块能控制所述电加热器的供电通断；其特征在于，在所述主控制系统模块上连接有智能通断控制模块，所述智能通断控制模块包括电源转换模块、通讯模块和开关控制模块，所述电源转换模块用来将高压电转换为低压电并通过所述开关控制模块为所述主控制系统模块的主控制器供电，所述通讯模块用来实现所述开关控制模块与所述主控制器之间的通讯，所述开关控制模块用来控制所述主控制器的外部供电通断；所述电热水器本体的内胆连接有地线带电检测模块，所述地线带电检测模块具有两个信号输入端和一个信号输出端，所述地线带电检测模块的一个信号输入端与所述内胆连接、另一信号输入端连接墙体形成回路，所述地线带电检测模块的信号输出端与所述主控制系统模块连接；当用户用水沐浴或当地线带电检测模块检测内胆带电时，所述主控制系统模块发送断电指令至所述智能通断控制模块切断所述主控制器的外部供电，使所述主控制系统模块失电停止工作。

2.根据权利要求1所述的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器，其特征在于，所述内胆分别与所述电加热器的外壳、所述开关插头模块的地线连接。

3.根据权利要求1所述的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器，其特征在于，所述地线带电检测模块连接有声光报警装置，所述声光报警装置为氖泡灯、LED灯或声光报警器。

4.根据权利要求1所述的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器，其特征在于，所述开关控制模块包括控制器和开关器件，所述开关器件连接在所述电源转换模块与所述主控制器之间，所述控制器用来控制所述开关器件进行通断电工作；所述开关器件为继电器、脱扣机构、三极管、MOS管或晶闸管中的一种。

5.根据权利要求4所述的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器，其特征在于，所述智能通断控制模块还包括与所述控制器连接的状态显示模块，所述状态显示模块用于显示所述内胆带电异常状态和/或所述主控制系统模块的通断电状态。

6.根据权利要求5所述的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器，其特征在于，所述状态显示模块为显示屏、报警灯或声光报警器。

7.根据权利要求1所述的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器，其特征在于，所述智能通断控制模块设在所述电热水器本体的机体内或设在所述电热水器本体的机体外。

8.根据权利要求1所述的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器，其特征在于，在所述主控制器上连接有出水检测模块，所述主控制器的外部供电通断受控于所述出水检测模块反馈的信号。

9.根据权利要求1所述的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器，其特征在于，在所述主控制器上连接有可充放电电源模块，所述可充放电电源模块构成所述主控制器的备用电源。

10.根据权利要求1所述的一种带智能防护自动整机不工作功能的电热水器，其特征在于，所述主控制器为单片机，在所述单片机上连接有继电器模块、显示模块和操作模块；所述继电器模块用于控制电热水器中电加热器的通断电，所述显示模块和所述操作模块用于显示、控制电热水器的各项功能。

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