CN114361882A - 一种电热水器安全节能墙壁插座电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电热水器技术领域，特别涉及一种电热水器安全节能墙壁插座电路，包括输入端和输出端，所述输入端包括火线L1和零线N1，所述输出端包括CZ1插座；火线L1通过常开触点J1‑2连接至CZ1插座的火线端，零线N1通过常开触点J1‑1连接至CZ1插座的零线端；火线L1和零线N1接入的交流电压依次经电容C1降压、桥式整流二极管SD1整流、电容C4滤波、稳压二极管VD1稳压后分别连接至光敏电阻RT1的一端、二极管D3的正极、三极管Q2的集电极、三极管Q3的集电极、继电器J1的一端、单向可控硅VT1的1脚和电阻R10的一端；本发明有效的避免了白天时候，储水式电热水器一直处于通电加热状态而不使用，导致电能浪费的问题，还避免了热水器长期通电而加重老化，或产生漏电危险。

Description

一种电热水器安全节能墙壁插座电路

技术领域

本发明涉及电热水器技术领域，特别涉及一种电热水器安全节能墙壁插座电路。

背景技术

电热水器是指以电作为能源进行加热的热水器，是与燃气热水器、太阳能热水器相并列的三大热水器之一。现有电热水器按照加热功率大小可分为储水式(又称容积式和储热式)、即热式、速热式(又称半储水式)三种。

即热式电热水器的特点是即开即热，水温恒定，制热效率高，但是一般需要20、甚至是30安培以上的电流，这对于一般家庭的供电电路来说是不小的负担；而速热式电热水器作为一种半储水式电热水器，其一般也要求较高的加热功率(至少6KW以上)来满足速热的需求，并且与传统的储水式电热水器一样，没有用完的热水在储水箱中进入保温状态，如此长年累月，势必导致电能的浪费，而且在储水箱中容易结垢，污垢清理麻烦，不清又会影响发热器的寿命；上述特点在储水式电热水器中尤为明显，为此，很多家庭在使用完成后会对储水式电热水器进行手动断电处理，以避免电能的浪费，但是在需要使用热水时，又得人工上电对储水箱中的存水进行电加热，造成用户的等待，如此使用十分不便。

另一方面，现有技术中，针对储水式电热水器的安全性来说，除了电热水器基本防护措施及接地保护之外，其他附加的安全措施主要包括：1)防电墙安全措施，具体是在热水从电热水器排出之前，水流先通过绝缘的细长通道，利用水导电性较差的特性，降低热水出口处，因可能存在的漏电电压，从而保护人身安全；2)漏电保护措施，具体是对电源接地线、火线及零线进行检测，一旦发现漏电，则立即切断电源，保证用户安全；但是以上的两种附加的安全措施仍有局限，具体的，在防电墙安全措施中，由于各地水质不同，水的导电性能差异很大；而漏电保护措施中，很多老旧建筑本身的用户电路就可能存在接地线不可靠，电路漏电等缺陷，严重的影响了该保护措施的实现。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电热水器安全节能墙壁插座电路，通过该插座电路的使用，实现电热水器的自动开关，同时实现较好的安全防护。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种电热水器安全节能墙壁插座电路，包括输入端和输出端，所述输入端包括火线L1和零线N1，所述输出端包括CZ1插座供电热水器的电源插头插入；所述火线L1通过常开触点J1-2连接至CZ1插座的火线端，零线N1通过常开触点J1-1连接至CZ1插座的零线端；

所述火线L1和零线N1接入的交流电压依次经电容C1降压、桥式整流二极管SD1整流、电容C4滤波、稳压二极管VD1稳压后分别连接至光敏电阻RT1的一端、二极管D3的正极、三极管Q2的集电极、三极管Q3的集电极、继电器J1的一端、单向可控硅VT1的1脚和电阻R10的一端；

所述光敏电阻RT1的另一端连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接至二极管D3的负极，三极管Q1的集电极连接至电容C6的一端和电阻R4的一端，所述电容C6的另一端接地，电阻R4的另一端分别连接至电阻R5的一端和三极管Q2的基极，所述电阻R5的另一端接地，所述三极管Q2的发射极连接至电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端连接至三极管Q3的基极，所述三极管Q3的发射极连接至电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端分别连接至电阻R8的一端、三极管Q5的集电极和三极管Q4的基极，所述三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极连接至所述继电器J1的另一端；

所述单向可控硅VT1的3脚分别连接至电阻R3的一端和二极管D1的正极，所述电阻R3的另一端连接至发光二极管LED1的正极，所述发光二极管LED1的负极接地；所述二极管D1的负极分别连接至二极管D2的负极和电阻R9的一端，所述二极管D2的正极连接至无线接收器IC2的D0端，所述电阻R9的另一端分别连接至电阻R11的一端和三极管Q5的基极，所述电阻R11的另一端和三极管Q5的发射极均接地；

所述电阻R10的另一端分别连接至稳压二极管VD3的一端、电容C7的一端和无线接收器IC2的正极，所述稳压二极管VD3的另一端、电容C7的另一端和无线接收器IC2的负极均接地；

电热水器的热水出水水龙头上集成有水流开关S1，所述水流开关S1的一端连接至DC 12V电源的负极，所述DC 12V电源的正极连接至无线发射器IC1的正极，所述水流开关S1的另一端连接至无线发射器IC1的负极；当热水出水水龙头有水流出时，所述水流开关S1闭合，所述无线发射器IC1发出信号被无线接收器IC2接收。

在进一步的技术方案中，所述CZ1插座的地线端S连接至电容C2的一端，所述电容C2的另一端连接至桥式整流二极管SD2的1脚，所述桥式整流二极管SD2的3脚分别连接至电容C5的一端、稳压二极管VD2的一端和电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连接至光电耦合器IC3的1脚，所述光电耦合器IC3的4脚连接至单向可控硅VT1的1脚，所述光电耦合器的3脚连接至电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端连接至单向可控硅VT1的2脚；

所述桥式整流二极管SD2的2脚连接至电容C3的一端，所述电容C3的另一端连接至CZ1插座的零线端，所述桥式整流二极管SD2的4脚、电容C5的另一端、稳压二极管VD2的另一端和光电耦合器IC3的2脚均接地。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明提供的电热水器安全节能墙壁插座电路，有效的避免了白天时候，储水式电热水器一直处于通电加热状态而不使用，导致电能浪费的问题，还避免了热水器长期通电而加重老化，或产生漏电危险；

同时，本发明提供的插座电路还能避免电热水器在使用时，漏电通过水流对人身发生触电危险；以及，避免了电热水器的外壳带电对人身发生触电危险，提醒使用者电热水器漏电存在安全风险。

附图说明

图1示出为根据本发明具体实施方式提供的一种电热水器安全节能墙壁插座电路的示意图；

图2示出为根据本发明具体实施方式提供的一种集成在电热水器的热水出水水龙头上水流开关的电路示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本发明。

如前所述，结合图1、2所示，本发明提供了一种电热水器安全节能墙壁插座电路，包括输入端和输出端，所述输入端包括火线L1和零线N1，所述输出端包括CZ1插座供电热水器的电源插头插入；所述火线L1通过常开触点J1-2连接至CZ1插座的火线端，零线N1通过常开触点J1-1连接至CZ1插座的零线端；

所述火线L1和零线N1接入的交流电压依次经电容C1降压、桥式整流二极管SD1整流、电容C4滤波、稳压二极管VD1稳压后分别连接至光敏电阻RT1的一端、二极管D3的正极、三极管Q2的集电极、三极管Q3的集电极、继电器J1的一端、单向可控硅VT1的1脚和电阻R10的一端；

所述光敏电阻RT1的另一端连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接至二极管D3的负极，三极管Q1的集电极连接至电容C6的一端和电阻R4的一端，所述电容C6的另一端接地，电阻R4的另一端分别连接至电阻R5的一端和三极管Q2的基极，所述电阻R5的另一端接地，所述三极管Q2的发射极连接至电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端连接至三极管Q3的基极，所述三极管Q3的发射极连接至电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端分别连接至电阻R8的一端、三极管Q5的集电极和三极管Q4的基极，所述三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极连接至所述继电器J1的另一端；

所述单向可控硅VT1的3脚分别连接至电阻R3的一端和二极管D1的正极，所述电阻R3的另一端连接至发光二极管LED1的正极，所述发光二极管LED1的负极接地；所述二极管D1的负极分别连接至二极管D2的负极和电阻R9的一端，所述二极管D2的正极连接至无线接收器IC2的D0端，所述电阻R9的另一端分别连接至电阻R11的一端和三极管Q5的基极，所述电阻R11的另一端和三极管Q5的发射极均接地；

所述电阻R10的另一端分别连接至稳压二极管VD3的一端、电容C7的一端和无线接收器IC2的正极，所述稳压二极管VD3的另一端、电容C7的另一端和无线接收器IC2的负极均接地；

电热水器的热水出水水龙头上集成有水流开关S1，所述水流开关S1的一端连接至DC 12V电源的负极，所述DC 12V电源的正极连接至无线发射器IC1的正极，所述水流开关S1的另一端连接至无线发射器IC1的负极；当热水出水水龙头有水流出时，所述水流开关S1闭合，所述无线发射器IC1发出信号被无线接收器IC2接收。

本发明提供的插座电路，其具体的工作原理是：

首先将火线L1和零线N1连接到220V电源上，再将电热水器的电源插头插入CZ1插座内。此时火线L1和零线N1连接后的220V交流电压经电容C1降压、桥式整流二极管SD1整流后经电容C4滤波，经稳压二极管VD1稳压后输出直流24V电压，该直流24V电压经光敏电阻RT1和电阻R3分压后连接到三极管Q1；此时若是晚上或光线很弱时，光敏电阻RT1因光线弱，阻值变得很大，此时使三极管Q1的基极电压变低，使三极管Q1处于导通状态，集电极输出高电平向电容C6充电，同时经电阻R4和电阻R5分压后使三极管Q2导通，三极管Q2发射极输出高电平，经电阻R6连接到三极管Q3的基极，使三极管Q3导通，集电极输出高电平经电阻R7和电阻R8分压后连接到三极管Q4的基极，使三极管Q4导通，使继电器J1线圈得电工作，使常开触点J1-1和常开触点J1-2闭合，使火线L1和零线N1的220V交流电压经常开触点J1-1和常开触点J1-2闭合后，使CZ1插座上输出220V交流电压给电热水器供电，使电热水器内电热丝得电，给电热水器内桶所装水加热，供用户使用。

此时若是白天或光线较强时，光敏电阻RT1受强光照射后，光敏电阻RT1的阻值会变得很小，只有几百欧姆或一千多欧姆时，此时在三极管Q1的基极电压升高，使三极管Q1处于截止状态，此时三极管Q1的集电极输出低电平，但此时电容C6上所充电压将通过电阻R4和电阻R5分压后经三极管Q2基极放电，使三极管Q2保持导通，三极管Q3保持导通，三极管Q4保持导通，继电器J1保持工作状态，使常开触点J1-1和常开触点J1-2保持闭合状态，使CZ1插座保持220V交流电压，使电热水器保持通电加热，在一定时间，例如30分钟后，电容C6上所充电压被放完电，此时三极管Q2截止，三极管Q3截止，三极管Q4截止，继电器J1失电不工作，常开触点J1-1和常开触点J1-2断开，使CZ1插座上无220V交流电压，电热水器失电不工作。

通过上述插座电路，有效的避免了白天时候，储水式电热水器一直处于通电加热状态而不使用，导致电能浪费的问题，还避免了热水器长期通电而加重老化，或产生漏电危险。需要指出的是，若是在白天需要使用电热水器的热水时，可遮挡住光敏电阻RT1，使其接收不到光线，即可使CZ1插座上存在220V交流电压，使电热水器得电工作。

另一方面，当使用电热水器内的热水时，拧开热水器上的热水出水水龙头出热水时，热水水龙头上的水流开关S1在有水流出后，水流开关S1闭合，使DC 12V电源上的12V电压负极经水流开关S1闭合后供给无线发射器IC1的负极，使无线发射器IC1得电工作，发出443MHZ射频信号，由DC24V直流电压经电阻R10降压，经稳压二极管VD3稳压输出的5V电压经电容C7滤波后供给无线电接收器IC2，供电后的无线接收器IC2接收到无线发射器IC1发射的433MHZ射频信号后，在输出端D0输出高电平经二极管D2正向导通后输出高电平经电阻R9和电阻R11分压后连接到三极管Q5的基极，使三极管Q5导通，集电极输出低电平，使三极管Q4基极处于低电平，使三极管Q4截止，从而使继电器J1失电不工作，常开触点J1-1和常开触点J1-2处于断开状态，使CZ1插座上无220V交流电压，从而使人在使用电热水器内热水时，使电热水器供电断开，从而达到安全使用电热水器，防止电热水器因某些原因在使用中发生漏电事故，达到安全用电，安全使用电热水器。

进一步的，本发明中，所述CZ1插座的地线端S连接至电容C2的一端，所述电容C2的另一端连接至桥式整流二极管SD2的1脚，所述桥式整流二极管SD2的3脚分别连接至电容C5的一端、稳压二极管VD2的一端和电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连接至光电耦合器IC3的1脚，所述光电耦合器IC3的4脚连接至单向可控硅VT1的1脚，所述光电耦合器的3脚连接至电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端连接至单向可控硅VT1的2脚；

所述桥式整流二极管SD2的2脚连接至电容C3的一端，所述电容C3的另一端连接至CZ1插座的零线端，所述桥式整流二极管SD2的4脚、电容C5的另一端、稳压二极管VD2的另一端和光电耦合器IC3的2脚均接地。

在电热水器的实际使用过程中，当某些原因使电热水器外壳上有220V电压时，在CZ1插座的地线端S上将会有220V电压时，220V电压经电容C2和电容C3降压后，经桥式整流二极管SD2整流后，经电容C5滤波、稳压二极管VD2稳压后输出5V电压经电阻R1连接到光电耦合器IC3的1脚，光电耦合器IC3的2脚接地，使光电耦合器IC3的内部发光管得电工作，使光电耦合器IC3内部的光敏三极管被触发导通，在光电耦合器IC3的3脚输出高电平经电阻R2连接到单向可控硅VT1的触发脚2脚，使单向可控硅VT1被触发导通，使单向可控硅VT1的3脚输出高电平，一路经电阻R3降压连接到发光二极管LED1正极，使发光二极管LED1得电发光，发光二极管LED1灯亮，表示电热水器因某些原因而漏电，不能正常使用，单向可控硅VT1的3脚输出的高电平另一路经二极管D1正向导通输出高电平经电阻R9和电阻R11分压使三极管Q5导通，集电极输出低电平使三极管Q4截止，使继电器J1失电不工作，常开触点J1-1和常开触点J1-2断开，使CZ1插座上无220V交流电压，使电热水器上无220V电压，避免了电热水器因某些原因漏电而对人身发生触电危险，因单向可控硅VT1的2脚被触发导通后，在2脚失去触发电压后，也一直处于导通状态，从而使发光二极管LED1的灯一直会亮，使人很快发现电热水器漏电存在安全风险，可很快发现维修。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种电热水器安全节能墙壁插座电路，包括输入端和输出端，其特征在于，所述输入端包括火线L1和零线N1，所述输出端包括CZ1插座供电热水器的电源插头插入；所述火线L1通过常开触点J1-2连接至CZ1插座的火线端，零线N1通过常开触点J1-1连接至CZ1插座的零线端；

所述火线L1和零线N1接入的交流电压依次经电容C1降压、桥式整流二极管SD1整流、电容C4滤波、稳压二极管VD1稳压后分别连接至光敏电阻RT1的一端、二极管D3的正极、三极管Q2的集电极、三极管Q3的集电极、继电器J1的一端、单向可控硅VT1的1脚和电阻R10的一端；

所述光敏电阻RT1的另一端连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接至二极管D3的负极，三极管Q1的集电极连接至电容C6的一端和电阻R4的一端，所述电容C6的另一端接地，电阻R4的另一端分别连接至电阻R5的一端和三极管Q2的基极，所述电阻R5的另一端接地，所述三极管Q2的发射极连接至电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端连接至三极管Q3的基极，所述三极管Q3的发射极连接至电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端分别连接至电阻R8的一端、三极管Q5的集电极和三极管Q4的基极，所述三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极连接至所述继电器J1的另一端；

所述单向可控硅VT1的3脚分别连接至电阻R3的一端和二极管D1的正极，所述电阻R3的另一端连接至发光二极管LED1的正极，所述发光二极管LED1的负极接地；所述二极管D1的负极分别连接至二极管D2的负极和电阻R9的一端，所述二极管D2的正极连接至无线接收器IC2的D0端，所述电阻R9的另一端分别连接至电阻R11的一端和三极管Q5的基极，所述电阻R11的另一端和三极管Q5的发射极均接地；

所述电阻R10的另一端分别连接至稳压二极管VD3的一端、电容C7的一端和无线接收器IC2的正极，所述稳压二极管VD3的另一端、电容C7的另一端和无线接收器IC2的负极均接地；

电热水器的热水出水水龙头上集成有水流开关S1，所述水流开关S1的一端连接至DC12V电源的负极，所述DC 12V电源的正极连接至无线发射器IC1的正极，所述水流开关S1的另一端连接至无线发射器IC1的负极；当热水出水水龙头有水流出时，所述水流开关S1闭合，所述无线发射器IC1发出信号被无线接收器IC2接收。

2.根据权利要求1所述的电热水器安全节能墙壁插座电路，包括输入端和输出端，其特征在于，所述CZ1插座的地线端S连接至电容C2的一端，所述电容C2的另一端连接至桥式整流二极管SD2的1脚，所述桥式整流二极管SD2的3脚分别连接至电容C5的一端、稳压二极管VD2的一端和电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连接至光电耦合器IC3的1脚，所述光电耦合器IC3的4脚连接至单向可控硅VT1的1脚，所述光电耦合器的3脚连接至电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端连接至单向可控硅VT1的2脚；

所述桥式整流二极管SD2的2脚连接至电容C3的一端，所述电容C3的另一端连接至CZ1插座的零线端，所述桥式整流二极管SD2的4脚、电容C5的另一端、稳压二极管VD2的另一端和光电耦合器IC3的2脚均接地。

Images