CN202761024U - 一种用于电水壶的自动断电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于电水壶的自动断电装置，包括自动切断电源控制电路（3）和接在自动切断电源控制电路（3）上的显示面板，所述的显示面板上设有指示灯和蜂鸣器（9）。本实用新型具有如下技术效果：当电水壶水烧沸时，湿度传感器探头（5）的信号连接至外接自动切断电源控制电路（3），此时外接自动切断电源控制电路（3）会将电水壶从市电上断开，蜂鸣器（9）发声且指示灯亮，提醒用户水烧沸了；如果没有人来，本实用新型会一直发出声光提醒，同时自动断开电源电路，只要不停电，电水壶便不会继续烧水；当要烧第二壶水时，只需要断开市电电源，自动切断电源控制电路（3）便会自动复位，恢复正常状态。

Description

一种用于电水壶的自动断电装置

技术领域

本发明涉及一种自动断电装置，具体地说，涉及一种用于电水壶的自动断电装置。 

背景技术

电热水壶分为非自动式普通型电水壶和自动控温型电水壶，非自动式普通型电水壶在水烧沸后，水蒸气通过壶盖发出鸣叫声发出声音提醒，但不会自动切断电源，需要人工拔下电源插头；而自动控温型电水壶接通电源5分钟左右后，水温逐步上升到100度左右，水开始沸腾，水蒸气冲击蒸汽开关上面的双金属片，由于热胀冷缩的作用，双金属片膨胀变形，顶开开关触点断开电源。 

从市场上现有的各种电水壶进行分析： 

1、非自动式普通型电水壶在烧水时，当水烧沸后，需要人工将电水壶从市电220V电源上断开。 

2、自动控温型电水壶在烧水时，当水烧沸后：一部分是利用机械装置来将电水壶电源从市电220V电源上断开；另外一部分是利用温度传感器检测将电水壶电源从市电220V电源上断开。 

目前常用的这两种电水壶在使用过程中存在以下不足之处：1、非自动式普通型电水壶在烧水时，人不可远离，使用不方便，以至当人们遗忘外出时，不但导致电能的大量浪费和烧坏电水壶，甚至可能会存在安全隐患；2、非自动式普通电水壶当水烧沸后，壶盖上的水蒸气鸣叫装置比较容易坏，换一个新的大概需要5元左右，且更换后的也许会存在型号不匹配的情况，因此不太可靠；3、自动控温型电水壶虽然在水烧沸以后会自动断开电源，但温控装置与电水壶都是一体化的，结构比较复杂，价格比较贵。当温控装置坏掉之后，电水壶需要重返厂家维修，因此费用较高，并且比较麻烦，绝大部分家庭或单位都是在电水壶出现这种情况后将电水壶进行报废处理，比较浪费资源。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种使用方便、造价低廉、性能可靠，且在水烧沸后能自动断开电源的用于电水壶的自动断电装置。 

本发明的用于电水壶的自动断电装置，包括自动切断电源控制电路（3）和接在自动切断电源控制电路（3）上的显示面板，所述的显示面板上设有指示灯和蜂鸣器（9），所述的自动切断电源控制电路（3）包括降压、整流、滤波电路（10）、传感器信号发生电路（11）、放大电路（13）、自动断电且保持电路（14）、光电隔离电路（15）和输出控制电路（16）。 

所述的指示灯包括水未烧沸绿色指示灯（7）和水已烧沸红色指示灯（8）。 

所述的降压、整流、滤波电路（10）包括变压器（T1）、四个整流二极管（D9、D10、D11、D12）组成的桥式整流电路、滤波电路（C7、C8、C9、C10）和三端稳压器（U5）。自动切断电源控制电路（3）中的所需的直流电源都是从降压、整流、滤波电路（10）输出后获取，直流电压值都一样大。 

所述的传感器信号发生电路（11）包括自激多谐振荡电路、电容（C1）、接线端口J1（12）和湿度传感器探头（5）。 

所述的放大电路（13）包括接线端口J1（12）、由LM324（U2）和两个整流二极管（D2，D3）组成的对数变换电路、电阻（R3）、LM324（U2）和电位器（RP）组成的相同输入比较器。 

所述的自动断电且保持电路（14）包括继电器（K1）、CD4013B（U3）及电阻（R8，R9）、电容（C5，C6）组成的单稳态电路和双稳态电路、晶体管Q1、继电器（K1）。将CD4013B（U3）的输入信号从湿度传感器探头（5）感测到的信号相隔离是通过继电器（K1）来实现。 

所述的光电隔离电路（15）包括光耦（U4）、电阻（R11）、整流二极管（D8）和晶体管（Q2）。 

所述的输出控制电路（16）包括输出控制继电器（K2）、电水壶的电热管（RL）和电源线（4）。 

本发明的用于电水壶的自动断电装置，具有如下技术效果：当电水壶水烧 沸时，湿度传感器探头（5）的信号连接至外接自动切断电源控制电路（3），此时外接自动切断电源控制电路（3）会将电水壶从市电上断开，蜂鸣器（9）发声且指示灯亮，提醒用户水烧沸了；如果没有人来，本发明会一直发出声光提醒，同时自动断开电源电路，只要不停电，电水壶便不会继续烧水；当要烧第二壶水时，只需要断开市电电源，自动切断电源控制电路（3）便会自动复位，恢复正常状态。同时，本发明中所使用的电源器件价格便宜，成本低，整个电源保护装置设计合理，使用方便，杜绝电能的浪费，并且安全可靠，避免事故的发生，对整个电水壶产业将是一个伟大的革新。 

附图说明

图1是本发明的用于电水壶的自动断电装置与电水壶接线示意总图。 

图2是本发明的显示面板的示意图。 

图3是本发明的自动切断电源控制电路（3）原理总图。 

图3-1是本发明的自动切断电源控制电路（3）中的降压、整流、滤波电路（10）的电路图。 

图3-2是本发明的自动切断电源控制电路（3）中的传感器信号发生电路（11）的电路图。 

图3-3是本发明的自动切断电源控制电路（3）中的放大电路（13）的电路图。 

图3-4是本发明的自动切断电源控制电路（3）中的自动断电且保持电路（14）的电路图。 

图3-5是本发明的自动切断电源控制电路（3）中的光电隔离电路（15）和输出控制电路（16）。 

具体实施方式

如图1、2、3、3-1、3-2、3-3、3-4和3-5所示，本发明的用于电水壶的自动断电装置，包括自动切断电源控制电路（3）和接在自动切断电源控制电路（3）上的显示面板，所述的显示面板上设有指示灯和蜂鸣器（9），所述的自动切断电源控制电路（3）包括降压、整流、滤波电路（10）、传感器信号发生电路（11）、放大电路（13）、自动断电且保持电路（14）、光电隔离电路（15）和输出控制电路（16）。指示灯包括水未烧沸绿色指示灯（7） 和水已烧沸红色指示灯（8）。降压、整流、滤波电路（10）包括变压器（T1）、四个整流二极管（D9、D10、D11、D12）组成的桥式整流电路、滤波电路（C7、C8、C9、C10）和三端稳压器（U5）。自动切断电源控制电路（3）中的所需的的直流电源都是从降压、整流、滤波电路（10）输出后获取，直流电压值都一样大。传感器信号发生电路（11）包括自激多谐振荡电路、电容（C1）、接线端J1（12）和湿度传感器探头（5）。放大电路（13）包括接线端J1（12）、由LM324（U2）和D2、D3组成的对数变换电路、电阻（R3）、LM324（U2）和电位器（RP）组成的相同输入比较器。自动断电且保持电路（14）包括继电器（K1）、CD4013B（U3）及电阻R8、R9、电容C5、C6组成的单稳态电路和双稳态电路、晶体管Q1、继电器（K1）。将CD4013B（U3）的输入信号从湿度传感器器探头（5）感测到的信号相隔离是通过利用继电器（K1）的通断来实现。光电隔离电路（15）包括光耦（U4）、电阻（R11）、整流二极管（D8）和晶体管（Q2）。输出控制电路（16）包括输出控制继电器（K2）、电水壶的电热管（RL）和电源线（4）。 

本发明在使用时，在电水壶（0）的壶盖上方，安装湿度传感器探头（5），湿度传感器探头（5）的信号引出线（6）连接至外接的自动切断电源控制电路（3）输入接头，交流电经插座（2）连接至自动切断电源控制电路（3），再利用电源线（4）连接至电水壶（0）。 

具体实施过程如下： 

1、市电220V交流电经过变压器（T1）降压得到9V交流电，再通过四个整流二极管（D9、D10、D11、D12）组成的桥式整流电路、滤波电路（C7、C8、C9、C10）进行整流与滤波，再通过7809三端稳压器（U5）进行稳压得到9V直流电，此直流电提供整个自动切断电源控制电路（3）所用。 

2、传感器信号发生电路（11）由555（U1）等组成的自激多谐振荡电路产生的对称方波经过电容（C1），此电平信号（17）经过接线端口J1（12）加至湿度传感器探头（5）上；湿度传感器探头（5）将感测出的信号经过接线端口J1（12）返传送至后续放大电路（18）上。 

3、当电水壶水烧沸时，传感器信号发生电路（11）通过湿度传感器探头（5）感测出的电平信号经过引出线（6）连接至外接的自动切断电源控制电路（3） 的放大电路（13）上，将电平信号传送给继电器（K1）的常闭触点，再送到自动断电且保持电路（14）。此电平信号传送给自动断电且保持电路（14）时，先将信号送给LM324（U2）和D2、D3组成的对数变换电路，再经过电阻（R3）输送给LM324（U2）和电位器（RP）组成的相同输入比较器后输出电平信号（由于水烧沸后，湿度传感器探头5电阻发生变化），所以相同输入比较器后输出电平信号（19）由低电平信号变成高电平信号。 

4、高电平信号（19即20）再输送至继电器（K1）的常闭触点的一端。继电器（K1）常闭触点的另外一端将高电平信号（19）传输给自动断电且保持电路（14），此高电平信号（19）经继电器（K1）输出的信号到CD4013B（U3）的信号端（D），通过CD4013B（U3）单稳态电路对继电器（K1）输出的信号进行脉波宽度整形，再经过CD4013B（U3）双稳态电路的输出端（Q即U3的引脚23）输出高电平信号（21）。 

5、在继电器（K1）得到高电平信号（20）后，继电器（K1）常闭触点断开、常开触点闭合，将CD4013B（U3）双稳态电路输出的高电平信号（21）从放大电路（13）后断开，使后续信号（21）不再受前面信号（19）的影响，从而使CD4013B（U3）双稳态电路输出的高电平信号（21）保持不变。 

6、CD4013B（U3）双稳态电路输出的高电平信号（21即22）再继续传送给光电隔离电路（15）。在光电隔离电路（15）中，此高电平信号（22）经过光耦（U4）、电阻（R11）组成的光电隔离电路（15）来驱动输出电路（16）中的晶体管Q2，因为此时经R11输出的电平变成高电平，所以可以驱动晶体管Q2导通。继而输出控制继电器（K2）由常闭变成断开，进而使电水壶的电热管（RL）从市电220V电源上失电而断开，电水壶失电不再工作，电水壶不再烧水。因为继电器（K1）将CD4013B（U3）双稳态电路输出的高电平信号（21）从放大电路（13）后断开，CD4013B（U3）双稳态电路输出的高电平信号（21）不再受输入比较器后输出电平信号（19）的影响，从而使CD4013B（U3）双稳态电路输出的高电平信号（21）保持不变。 

7、输出控制继电器（K2）开始处于常闭状态，电水壶的电热管（RL）与输出控制继电器（K2）相互串联，进而可以从市电220V电源上直接获得 电能而接通。 

9、当电水壶水未烧沸时，传感器信号发生电路（11）通过湿度传感器探头（5）感测出的电平信号（17）经过引出线（6）连接至外接自动切断电源控制电路（3）的放大电路（13）上。此电平信号（17）传送给自动断电且保持电路（14）时，先将信号送给LM324（U2）和D2、D3组成的对数变换电路，再经过电阻（R3）输送给LM324（U2）和电位器（RP）组成的相同输入比较器后输出低电平信号（19）。然后此低电平信号（20）再输送至继电器（K1）的常闭触点的一端。继电器（K1）常闭触点的另外一端将低电平信号传输给自动断电且保持电路（14），此低电平信号再经继电器（K1）输出的信号至CD4013B（U3）的信号端（D），通过CD4013B（U3）单稳态电路对继电器（K1）输出的信号进行脉波宽度整形和CD4013B（U3）双稳态电路输出低电平信号（21）。此低电平信号（21）再继续传送给光电隔离电路（15）。在光电隔离电路（15）中，低电平信号（21）经过光耦（U4）、电阻（R11）组成的光电隔离电路（15）来驱动输出电路（16）中的晶体管Q2，因为是低电平，所以Q2不导通。继而输出控制继电器（K2）为处于开始所接的常闭状态，进而使电水壶的电热管（RL）可以从市电220V电源上获得电能而接通，电水壶得电工作可以烧开水。 

从整个过程可以实现本发明创造的功能，在水烧沸时，将电水壶的电热管（RL）从市电220V电源上失电而断开。因为继电器（K1）将CD4013B（U3）双稳态电路输出的高电平信号（21）从放大电路（13）后断开，所以CD4013B（U3）双稳态电路不会再得到高电平信号而发生触发翻转，从而实现了使电水壶自动切断电源控制电路功能。 

Claims (8)

1.一种用于电水壶的自动断电装置，其特征在于，包括自动切断电源控制电路（3）和接在自动切断电源控制电路（3）上的显示面板，所述的显示面板上设有指示灯和蜂鸣器（9），所述的自动切断电源控制电路（3）包括降压、整流、滤波电路（10）、传感器信号发生电路（11）、放大电路（13）、自动断电且保持电路（14）、光电隔离电路（15）和输出控制电路（16）。

2.根据权利要求1所述的用于电水壶的自动断电装置，其特征在于，所述的指示灯包括水未烧沸绿色指示灯（7）和水已烧沸红色指示灯（8）。

3.根据权利要求1所述的用于电水壶的自动断电装置，其特征在于，所述的降压、整流、滤波电路（10）包括变压器（T1）、四个整流二极管（D9、D10、D11、D12）组成的桥式整流电路、滤波电路（C7、C8、C9、C10）和三端稳压器（U5）。

4.根据权利要求1所述的用于电水壶的自动断电装置，其特征在于，所述的传感器信号发生电路（11）包括自激多谐振荡电路、电容（C1）、接线端口J1（12）和湿度传感器探头（5）。

5.根据权利要求1所述的用于电水壶的自动断电装置，其特征在于，所述的放大电路（13）包括接线端口J1（12）、由LM324（U2）和两个整流二极管（D2，D3）组成的对数变换电路、电阻（R3）、LM324（U2）和电位器（RP）组成的相同输入比较器。

6.根据权利要求1所述的用于电水壶的自动断电装置，其特征在于，所述的自动断电且保持电路（14）包括继电器（K1）、CD4013B（U3）及电阻（R8，R9）、电容（C5，C6）组成的单稳态电路和双稳态电路、晶体管（Q1）、继电器（K1）。

7.根据权利要求1所述的用于电水壶的自动断电装置，其特征在于，所述的光电隔离电路（15）包括光耦（U4）、电阻（R11）、整流二极管（D8）和晶体管（Q2）。

8.根据权利要求1所述的用于电水壶的自动断电装置，其特征在于，所述的输出控制电路（16）包括输出控制继电器（K2）、电水壶的电热管（RL）和电源线（4）。

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