CN114916830A - 一种热水机控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热水机控制电路及控制方法，其中热水机控制电路包括液位检测模块、执行模块和处理器模块，处理器模块根据液位结果控制执行模块执行热水机相关任务；液位检测模块包括电信号输出单元、电压变换单元、基准电压单元和液位传感器；电压变换单元包括电极连接端；基准电压单元设有基准电压端，液位传感器包括第一电极和第二电极，第一电极与基准电压端连接，第二电极与电极连接端连接；随初始电信号周期性变化，在第一电极和第二电极之间周期性地形成流动方向相反的第一电流和第二电流；避免了电荷在电极上积累，减轻了电极生锈问题，延长了液位传感器的寿命。

Description

一种热水机控制电路及控制方法

技术领域

本发明涉及热水机控制领域，特别是一种热水机控制电路及控制方法。

背景技术

在热水机中，需要通过液位传感器测量液位，并根据液位结果执行后续操作。电极式液位传感器是常用的一种液位触感器。对于电极式液位传感器，其具有两个电极。由于水是导体，空气是绝缘体，当两个电极之间只通有水，则两个电极之间导电；当两个电极之间存在空气，则两个电极之间不导电，从而实现液位检测。但电极在长时间使用过程中会积累电荷，这容易导致电极生锈，缩短电极式液位传感器的寿命。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种热水机控制电路及控制方法。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

本发明的第一方面，一种热水机控制电路，包括：

液位检测模块，所述液位检测模块包括电信号输出单元、电压变换单元、基准电压单元、液位传感器，所述电信号输出单元用于输出电压值周期性变化的初始电信号，所述电压变换单元包括电压检测端、电极连接端和电信号输入端，所述电信号输入端与所述电信号输出单元连接，所述电压检测端用于输出由初始电信号变换的检测电压，所述基准电压单元设有保持恒定电压值的基准电压端，所述液位传感器包括第一电极和第二电极，所述第一电极与所述基准电压端连接，所述第二电极与所述电极连接端连接，随所述初始电信号周期性变化，在所述第一电极和所述第二电极之间周期性地形成第一电流和第二电流，所述第一电流和所述第二电流的流动方向相反；

执行模块；

处理器模块，所述液位检测模块和所述执行模块均与所述处理器模块连接，所述处理器模块用于根据所述电压检测端的检测电压得到液位结果，并根据所述液位结果控制所述执行模块执行热水机相关任务。

根据本发明的第一方面，所述初始电信号为具有恒定频率的方波信号。

根据本发明的第一方面，所述方波信号具有最大电压值和最小电压值；当所述方波信号处于最大电压值，在所述第一电极和所述第二电极之间形成所述第一电流；当所述方波信号处于最小电压值，在所述第一电极和所述第二电极之间形成所述第二电流。

根据本发明的第一方面，所述基准电压单元包括第一电阻和稳压二极管，所述第一电阻与所述稳压二极管之间引出所述基准电压端。

根据本发明的第一方面，所述电压变换单元包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的一端为所述电信号输入端，所述第二电阻的另一端与所述第二电极连接；所述第三电阻的一端为所述电压检测端，所述第三电阻的另一端与所述第二电阻的另一端连接。

根据本发明的第一方面，所述电压变换单元与滤波单元连接；所述滤波单元包括电容，所述电容的一端与所述第二电阻的另一端连接，所述电容的另一端接地。

根据本发明的第一方面，所述电压变换单元有多个，所述第二电极有多个；每个电压变换单元的电极连接端均连接有一个所述第二电极。

根据本发明的第一方面，所述执行单元包括回水阀、供水泵、补水阀、加热器中的一种或多种。

根据本发明的第一方面，所述热水机控制电路还包括用于将交流电转换为直流电的电源电路；所述电源电路与所述液位检测模块、所述执行模块和所述处理器模块均连接。

本发明的第二方面，一种热水机控制方法，应用如本发明的第一方面所述的热水机控制电路；

所述热水机控制方法包括：

通过液位检测模块进行液位检测，并通过电压检测端输出由初始电信号变换的检测电压，在所述液位检测过程中，随所述初始电信号周期性变化，在所述第一电极和所述第二电极之间周期性地形成第一电流和第二电流，所述第一电流和所述第二电流的流动方向相反；

根据所述检测电压得到液位结果，并根据所述液位结果控制执行模块执行热水机相关任务。

上述方案至少具有以下的有益效果：通过处理器模块根据液位检测模块的电压检测端的检测电压得到液位结果，并根据液位结果控制执行模块执行热水机相关任务；对于热水机控制电路的液位检测模块，随所述初始电信号周期性变化，在所述第一电极和所述第二电极之间周期性地形成流动方向相反的第一电流和第二电流，电荷能在第一电极和第二电极之间流动，从而避免了电荷在电极上积累，减轻了电极生锈问题，延长了液位传感器、液位检测模块和热水机控制电路的寿命。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是液位检测模块的原理图；

图2是液位检测模块的电路图；

图3是处理器模块的电路图；

图4是电源电路的电路图；

图5是差分数据线收发器的电路图；

图6是CMOS八位并入串出移位寄存器的电路图；

图7是电可擦除PROM的电路图；

图8是单端8通道多路开关的电路图；

图9是达林顿复合管的电路图；

图10是在液位未到达第二电极的位置的状态下，电压检测端所对应的波形图；

图11是在液位到达第二电极的位置的状态下，电压检测端所对应的波形图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的的实施例，提供了一种热水机控制电路。

热水机控制电路包括液位检测模块10、执行模块和处理器模块30。

其中，液位检测模块10包括电信号输出单元100、电压变换单元200、基准电压单元300、液位传感器，电信号输出单元100用于输出电压值周期性变化的初始电信号，电压变换单元200包括电压检测端223、电极连接端221和电信号输入端222，电信号输入端222与电信号输出单元100连接，电压检测端223用于输出由初始电信号变换的检测电压，基准电压单元300设有保持恒定电压值的基准电压端330，液位传感器包括第一电极510和第二电极520，第一电极510与基准电压端330连接，第二电极520与电极连接端221连接，随初始电信号周期性变化，在第一电极510和第二电极520之间周期性地形成第一电流和第二电流，第一电流和第二电流的流动方向相反；液位检测模块10和执行模块均与处理器模块30连接，处理器模块30用于根据电压检测端223的检测电压得到液位结果，并根据液位结果控制执行模块执行热水机相关任务。

在该实施例中，当液位到达第二电极520，由于液体电阻率小，第一电极510和第二电极520之间相当于连接一个较小的电阻；当液位未到达第二电极520，由于空气电阻率大，第一电极510和第二电极520之间相当于连接一个很大的电阻；则在液位到达第二电极520对应的情况和液位位到达第二电极520对应的情况，电压检测端223的检测电压具有不同的值，通过对电压检测端223的电压值进行检测，能够判断液位是否达到第二电极520的位置。

对于该液位检测模块10，随初始电信号周期性变化，在第一电极510和第二电极520之间周期性地形成流动方向相反的第一电流和第二电流，电荷能在第一电极510和第二电极520之间流动，从而避免了电荷在电极上积累，减轻了电极生锈问题，延长了液位传感器和液位检测模块10的寿命。

具体地，电压变换单元200有多个，第二电极520有多个；每个电压变换单元200的电极连接端221均连接有一个第二电极520。另外，多个第二电极520置于水箱的箱壁的不同高度处，以实现对不同高度的液位的检测。

液位检测模块10的多个电压变换单元200的电压检测端223与处理器模块30连接，处理器模块30的多个端口与多个电压检测端223一一对应连接，接收电压检测端223的信号，获取电压检测端223的检测电压值，根据多个电压检测端223的检测电压值得到液位结果，并根据液位结果控制执行模块执行热水机相关任务。

本发明的某些实施例，初始电信号为具有恒定频率的方波信号。具体地，恒定频率为2赫兹；当然在其他实施例中，恒定频率也可以是其他数值，例如5赫兹。

本发明的某些实施例，方波信号具有最大电压值和最小电压值；初始电信号的电压值的范围为0V至5V，即最大电压值为5V，最小电压值为0V。当然在其他实施例中，初始电信号的电压值也可以根据实际生产需求取其他值。当方波信号处于最大电压值，在第一电极510和第二电极520之间形成第一电流；当方波信号处于最小电压值，在第一电极510和第二电极520之间形成第二电流。

本发明的某些实施例，基准电压单元300包括第一电阻310和稳压二极管320，第一电阻310与稳压二极管320之间引出基准电压端330。

具体地，第一电阻310的一端接5V的VCC电源电压，第一电阻310的另一端接稳压二极管320的负极，稳压二极管320的正极接地，第一电阻310与稳压二极管320之间引出一导线作为基准电压端330。基准电压端330的恒定电压值具体为2.5V。当然在其他实施例中，恒定电压值也可以根据实际生产需求取其他值。

当然，基准电压单元300还可以包括两个电容和另一个稳压二极管，使得基准电压端330的输出电压更稳定。

本发明的某些实施例，电压变换单元200包括第二电阻211和第三电阻212；具体地，第二电阻211的阻值为5.1kΩ，第三电阻212的阻值为1kΩ。当然，在其他实施例中，第二电阻211和第三电阻212的阻值也可以根据实际生产需求取其他阻值。

第二电阻211的一端为电信号输入端222，即第二电阻211的一端接入频率为2赫兹且电压值范围为0V至5V的方波信号。第二电阻211的另一端与第二电极520连接；第三电阻212的一端为电压检测端223，第三电阻212的另一端与第二电阻211的另一端连接。

本发明的某些实施例，电压变换单元200与滤波单元400连接。滤波单元400用于过滤高频杂波。

具体地，滤波单元400包括一个容值较小的电容410；电容410的一端与第二电阻211的另一端连接，电容410的另一端接地。

在该实施例中，参照图11，在液位到达第二电极520的位置的状态下，当初始电信号的电压值为5V时，电压检测端223的电压值为4V，当初始电信号的电压值为0V时，电压检测端223的电压值为1V。

参照图10，在液位未到达第二电极520的位置的状态下，当初始电信号的电压值为5V时，电压检测端223的电压值为5V，当初始电信号的电压值为0V时，电压检测端223的电压值为0V。

本发明的某些实施例，热水机控制电路还包括用于将交流电转换为直流电的电源电路40；电源电路40与液位检测模块10、执行模块和处理器模块30均连接。电源电路40将220V的交流电转换为电压值为5V、10V或12V等的直流电。

本发明的某些实施例，热水机控制电路还包括型号为65LBC184的差分数据线收发器501、型号为74HC165的CMOS八位并入串出移位寄存器502、型号为24C02的电可擦除PROM503、多个型号为4051的单端8通道多路开关504、多个型号为2003的达林顿复合管505、多个继电器。

需要说明的是，处理器模块30采用型号为R5F100LE的单片机，该单片机还用作电信号输出单元100，在一个端口输出频率为2赫兹且电压值范围为0V至5V的方波信号。

本发明的某些实施例，执行单元包括回水阀、供水泵、补水阀、加热器中的一种或多种。

本发明的另一实施例，提供了一种热水机控制方法，热水机控制方法应用如上的热水机控制电路。

热水机控制方法包括：

通过液位检测模块10进行液位检测，并通过电压检测端223输出由初始电信号变换的检测电压，在液位检测过程中，随初始电信号周期性变化，在第一电极510和第二电极520之间周期性地形成第一电流和第二电流，第一电流和第二电流的流动方向相反；

根据检测电压得到液位结果，并根据液位结果控制执行模块执行热水机相关任务。

具体地，电压变换单元200有三个，第二电极520有三个；每个电压变换单元200的电极连接端221均连接有一个第二电极520。另外，三个第二电极520置于水箱的箱壁的不同高度处，以实现对不同高度的液位的检测。三个电压变换单元200和第二电极520形成三个水位开关，分别为高水位开关、中水位开关和低水位开关。

当执行单元是回水阀，需要低水位开关接通，才能开启回水阀；需要低水位开关断开，才能关闭回水阀。

当执行单元是供水泵，需要低水位开关断开，才能关闭供水泵。

当执行单元是补水阀，补水阀的补水控制方法如下：

在补水阀首次上电的时候，高水位开关接通，关闭补水阀；高水位开关断开且中水位开关接通，关闭补水阀；中水位开关断开且低水位开关接通，进行温差补水；低水位开关断开，打开补水阀。

水位从高水位降下来，水位降到高水位开关断开时补水阀不补水；水位降到中水位开关断开时，进行温差补水；水位降到低水位开关断开时强制补水，压机停机。

水位从低水位升上去时，水位升至低水位开关接通，压机开启制热，进行温差补水；水位升至中水位开关接通，补水阀进行温差补水；水位升至高水位开关接通，关闭补水阀。

当执行单元是用于辅助电加热的加热器，当满足低水位开关接通，可以开启加热器；当满足低水位开关断开，可以关闭加热器。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热水机控制电路，其特征在于，包括：

液位检测模块，所述液位检测模块包括电信号输出单元、电压变换单元、基准电压单元、液位传感器，所述电信号输出单元用于输出电压值周期性变化的初始电信号，所述电压变换单元包括电压检测端、电极连接端和电信号输入端，所述电信号输入端与所述电信号输出单元连接，所述电压检测端用于输出由初始电信号变换的检测电压，所述基准电压单元设有保持恒定电压值的基准电压端，所述液位传感器包括第一电极和第二电极，所述第一电极与所述基准电压端连接，所述第二电极与所述电极连接端连接，随所述初始电信号周期性变化，在所述第一电极和所述第二电极之间周期性地形成第一电流和第二电流，所述第一电流和所述第二电流的流动方向相反；

执行模块；

处理器模块，所述液位检测模块和所述执行模块均与所述处理器模块连接，所述处理器模块用于根据所述电压检测端的检测电压得到液位结果，并根据所述液位结果控制所述执行模块执行热水机相关任务。

2.根据权利要求1所述的一种热水机控制电路，其特征在于，所述初始电信号为具有恒定频率的方波信号。

3.根据权利要求2所述的一种热水机控制电路，其特征在于，所述方波信号具有最大电压值和最小电压值；当所述方波信号处于最大电压值，在所述第一电极和所述第二电极之间形成所述第一电流；当所述方波信号处于最小电压值，在所述第一电极和所述第二电极之间形成所述第二电流。

4.根据权利要求1所述的一种热水机控制电路，其特征在于，所述基准电压单元包括第一电阻和稳压二极管，所述第一电阻与所述稳压二极管之间引出所述基准电压端。

5.根据权利要求1所述的一种热水机控制电路，其特征在于，所述电压变换单元包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的一端为所述电信号输入端，所述第二电阻的另一端与所述第二电极连接；所述第三电阻的一端为所述电压检测端，所述第三电阻的另一端与所述第二电阻的另一端连接。

6.根据权利要求5所述的一种热水机控制电路，其特征在于，所述电压变换单元与滤波单元连接；所述滤波单元包括电容，所述电容的一端与所述第二电阻的另一端连接，所述电容的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的一种热水机控制电路，其特征在于，所述电压变换单元有多个，所述第二电极有多个；每个电压变换单元的电极连接端均连接有一个所述第二电极。

8.根据权利要求1所述的一种热水机控制电路，其特征在于，所述执行单元包括回水阀、供水泵、补水阀、加热器中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的一种热水机控制电路，其特征在于，所述热水机控制电路还包括用于将交流电转换为直流电的电源电路；所述电源电路与所述液位检测模块、所述执行模块和所述处理器模块均连接。

10.一种热水机控制方法，其特征在于，应用如权利要求1至9任一项所述的热水机控制电路；

所述热水机控制方法包括：

通过液位检测模块进行液位检测，并通过电压检测端输出由初始电信号变换的检测电压，在所述液位检测过程中，随所述初始电信号周期性变化，在所述第一电极和所述第二电极之间周期性地形成第一电流和第二电流，所述第一电流和所述第二电流的流动方向相反；

根据所述检测电压得到液位结果，并根据所述液位结果控制执行模块执行热水机相关任务。

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