CN202993573U - 一种电热水器的模糊控制装置 - Google Patents

Abstract

一种电热水器的模糊控制装置，涉及热水器技术领域，包括一单片机，其特征在于：所述的单片机上分别连接有电源电路、温度测量电路、漏电检测电路、漏电控制电路、报警电路、水位显示电路、防空烧电路、复位电路、数据保护电路及键盘与显示电路。本实用新型可以实现对热水器水温的实时控制，程序的可移植性强，有很好的推广、应用价值，性能达到目前国内的同类设备水平，且价格低廉，系统工作稳定可靠，控制精度高，过渡过程时问短。

Description

一种电热水器的模糊控制装置

技术领域

本实用新型涉及热水器技术领域，具体涉及一种电热水器的模糊控制装置。 

背景技术

模糊理论自它诞生以来便显示了强大的生命力。1974年英国的马旦尼(E.H.MAMDAN)首次提出将模糊控制理论应用于热电厂的蒸汽机控制；1976年英国的汤哥(RJNOG)写出了第一本理论性模糊控制方面的论文。之后，美国、日本、英国先后将模糊控制理论应用于机器人、航天、生产过程等领域。此后模糊控制技术进入应用深入化、硬件专门化的时期，模糊控制取得了丰硕的成果。在现代化的工业生产中经常涉及到温度的控制，有的控制系统甚至把温度作为唯一的控制参数，有的作为主要控制参数之一。而在工业控制中，作为温度控制的方式很多，其中PID类型的控制技术占据主要地位。但是传统的PID在解决一些复杂的、非线形的、时变的、大延迟的被控对象方面实现非常困难；而作为智能控制理论的分支之一的模糊控制技术可以比较好的解决这个问题。 

电热水器是一种可供洗手间、浴室、厨房使用的家用电器。具有无污染、安全、保温时间长、使用方便等优点。随着人们生活水平的不断提高和我国电力工业的不断发展，人们对它的要求和需求量也在不断增加。目前市场上有两种电热水器，连续水流式和贮水式。前者虽具有加热速度快和体积小等优点，但需要功率太大，大多数家庭的供电线路难以承受。而市场上贮水式电热水器大多数采用机械式控制器，其缺点是温控简单、精度低、加热时间长、可靠性差且功能单一等。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种控制精度高，加热时间短 的电热水器的模糊控制装置。 

本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现： 

一种电热水器的模糊控制装置，包括一单片机，其特征在于：所述的单片机上分别连接有电源电路、温度测量电路、漏电检测电路、漏电控制电路、报警电路、水位显示电路、防空烧电路、复位电路、数据保护电路及键盘与显示电路。 

所述的单片机采用MCS-51单片机。 

所述的电源电路由变压器、整流桥、滤波电容、压敏电阻和集成稳压器7812和集成稳压器7850组成，为单片机提供+12V和+5V电源。 

所述温度检测电路上设有温度传感器，根据产品的温度要求，采用美国DALLAS半导体公司生产的智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为-55度到125度，分辨率最大可达0.0625度，DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用3线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 

所述的漏电检测电路连接到加热器，所述的漏电检测电路主要包括第一电感L1、第二电感L2，所述的第二电感L2经电阻R1-R4及电容C1连接到比较器LM393，电热水器工作在潮湿的环境，为了确保人身安全，控制系统应具备漏电监测和保护功能，漏电检测线圈的输出经过比较器后送给单片机中断口，一旦漏电超过规定的阈值，单片机立即响应中断，切断整个系统的电源。 

所述漏电控制电路由三极管Q1及连接在三极管Q1两端的第一电阻R1和第二电阻R2构成，所述第二电阻R2连接有第一继电器J1和第二继电器J2，当单片机响应中断后，从I/O口输出高电平到晶体三极管Q1，三极管Ql导通驱动第一继电器Jl闭合，第二继电器J2通电，在0.1秒钟内迅速切断整个系统的供电，从而可迅速切断电流对人体的伤害程度，确保人身安全。 

本实用新型的有益效果是：本实用新型可以实现对热水器水温的实时控制，程序的可移植性强，有很好的推广、应用价值，性能达到目前国内的同类设备水平，且价格低廉，系统工作稳定可靠，控制精度高，过渡过程时问短。 

附图说明

图1为本实用新型方框原理图； 

图2为本实用新型电源电路图； 

图3为本实用新型漏电检测电路图； 

图4为本实用新型漏电控制电路图； 

图5为本实用新型报警电路图； 

图6为本实用新型水位显示电路图。 

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。 

如图1所示，一种电热水器的模糊控制装置，包括一单片机，单片机上分别连接有电源电路、温度测量电路、漏电检测电路、漏电控制电路、报警电路、水位显示电路、防空烧电路、复位电路、数据保护电路及键盘与显示电路，单片机采用MCS-51单片机，MCS-51单片机是在一片芯片中集成了CPU，RAM，ROM，定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机所需要的基本功能部件。 

如图2所示，电源电路由变压器、整流桥、滤波电容、压敏电阻和集成稳压器7812和集成稳压器7850组成，为单片机提供+12V和+5V电源。 

温度检测电路上设有温度传感器，根据产品的温度要求，采用美国DALLAS半导体公司生产的智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为-55度到125度，分辨率最大可达0.0625度，DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用3线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 

如图3所示，漏电检测电路连接到加热器，所述的漏电检测电路主要包括第一电感L1、第二电感L2，所述的第二电感L2经第一电阻R1-R4及电容C1连接到比较器LM393，电热水器工作在潮湿的环境，为了确保人身安全，控制系统应具备漏电监测和保护功能，漏电检测线圈的输出经过比较器后送给单片机中断口，一旦漏电超过规定的阈值，单片机立即响应中断，切断整个系统的 电源。在热水器安全状态下，热水器中的加热元件加热器，不管是处于正常通电工作或非工作状态，通过第一电感L1上的电流都是恒定的，根据电磁感应定律，在第二电感L2上不会有感应电流通过；但在热水器非安全状态下(即漏电状态下)，热水器中的加热元件加热器工作回路有泄漏电流产生,这时通过第一电感L1上的电流就会有变化，根据电磁感应定律,通过第一电感L1有变化的电流,就会产生磁场,产生的磁场感应第二电感L2,第二电感L2上就有电流通过。 

如图4所示，漏电控制电路由三极管Q1及连接在三极管Q1两端的第一电阻R1和第二电阻R2构成，所述第二电阻R2连接有第一继电器J1和第二继电器J2，当单片机响应中断后，从I/O口输出高电平到晶体三极管Q1，三极管Ql导通驱动第一继电器Jl闭合，第二继电器J2通电，在0.1秒钟内迅速切断整个系统的供电，从而可迅速切断电流对人体的伤害程度，确保人身安全。 

如图5所示，报警电路采用模拟声音集成芯片KD-9561报警，它有多种不同的声音(机枪、警笛、救护车、消防车声),用户可以自主选择自己喜爱的声音。报警电路与单片机的P1.5口相连接,当温度没达到设定的温度时,P1.5为高电平,通过74LS04转换为低电平,声光报警电路不工作,发光二极管光显为绿色,当温度达到设定温度时,则为低电平,通过74LS04转换为高电平,声光报警电路中的发光二极管发光为红色、鸣叫,发出声光报警信号。同时控制切换自动切换加热器的工作状态,使之为保温状态。 

如图6所示，水位显示电路用到的核心元件是IC1(MC4069)反相器,其引脚MC4069由六个COS/MOS反相器电路组成,此元件主要用作通用反相器,即用于不需要中功率TTL驱动和逻辑电平转换的电路中。在内胆壁设置了7个电极,其中有6个水位显示段,分别是1/6、2/6、3/6、4/6、5/6和6/6,另外一个在内胆壁底部接地；即当无水时,水位输入引脚均为高电平,当注入水达到水箱的1/6位置时,由于与1/6位置相连接的是IC1的5脚,则5脚变为低电平,那么经过反向后,由6脚输出高电平,经过电阻R23推动1/6显示发光二极管发光。同理,继续注水达2/6、3/6、4/6、5/6和6/6位置时,如表1所示,IC1的3、1、13、11和9引脚相继变为低电平,而对应的显示输出引脚4、2、12、10和8引脚分别输出高电平,与输出引脚相对应的二极管依次发光,达到水位显示的目的。 

当水箱内胆里的水太少时,如果一直加热,可能会导致危险，为了防止空烧,则设计了防止空烧电路，可实现当水位低于2/6时断电，使电热管不加热。 

本装置的功能选择和参数的设定都是通过按键来完成，本系统中选择了四个按键来完成以上功能。它包括一个“+”、“-”、设置键、校时键。前两键用于调高或调低设定温度和调整时间；设置键用于选择温度或时间设置；校时键用于实时时间调整。由于按键数量少，所以可选择独立式按键，即直接用I/O口线构成单个按键。每个独立式按键占有一根I/O口线，每根I/O线上的按键的工作状态不会影响其它I/O口线的工作状态。 

显示电路可采用硬件译码的动态扫描方式来实现温度和时间的显示，显示温度范围为0~99℃，显示时间范围为0时0分23时59分，秒的显示通过发光二极管闪显来完成。当需要修改参数时，选择设置键,要修改位闪显,通过“+”、“-”键进行修改，松开按键若干秒后，自动返回到正常显示测量温度值。 

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (6)

1.一种电热水器的模糊控制装置，包括一单片机，其特征在于：所述的单片机上分别连接有电源电路、温度测量电路、漏电检测电路、漏电控制电路、报警电路、水位显示电路、防空烧电路、复位电路、数据保护电路及键盘与显示电路。

2.根据权利要求1所述的一种电热水器的模糊控制装置，其特征在于：所述的单片机采用MCS-51单片机。

3.根据权利要求1所述的一种电热水器的模糊控制装置，其特征在于：所述的电源电路由变压器、整流桥、滤波电容、压敏电阻和集成稳压器7812和集成稳压器7850组成，为单片机提供+12V和+5V电源。

4.根据权利要求1所述的一种电热水器的模糊控制装置，其特征在于：所述温度检测电路上设有温度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种电热水器的模糊控制装置，其特征在于：所述的漏电检测电路连接到加热器，所述的漏电检测电路包括第一电感（L1）、第二电感（L2），所述的第二电感（L2）经电阻（R1-R4）及电容（C1）连接到比较器（LM393）。

6.根据权利要求1所述的一种电热水器的模糊控制装置，其特征在于：所述漏电控制电路由三极管（Q1）及连接在三极管（Q1）两端的第一电阻（R1）和第二电阻（R2）构成，所述第二电阻（R2）连接有第一继电器（J1）和第二继电器（J2），当单片机响应中断后，从I/O口输出高电平到晶体三极管（Q1），三极管（Ql）导通驱动第一继电器（Jl）闭合，第二继电器（J2）通电，在0.1秒钟内迅速切断整个系统的供电。 

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