CN203164790U - 一种饮水机智能加热控制系统 - Google Patents

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陈颀
杜君
贺彪
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Abstract

本实用新型涉及一种饮水机智能加热控制系统，属于饮用水电加热控制技术领域。包括温度检测电路，红外对管检测电路，交直流转换电路，强制加热按键，电压控制电路，指示灯，单片机，继电器开关
Figure DEST_PATH_IMAGE001
、、
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，加热电阻和
Figure DEST_PATH_IMAGE005
。温度传感器接单片机输入端，强制加热按键一端接单片机IO口、另一端接地，红外对管检测电路输出端接单片机外部中断引脚；继电器开关
Figure 202239DEST_PATH_IMAGE002
的一端与继电器开关串接后接市电，另一端a、b触头分别连接电压控制电路输入端或加热电阻
Figure 118559DEST_PATH_IMAGE005
和继电器开关；加热电阻
Figure 349132DEST_PATH_IMAGE004
串接继电器开关后与加热电阻
Figure 743390DEST_PATH_IMAGE005
并接电压控制电路输出端和继电器开关触头b，加热电阻的另一端连接市电，继电器开关由单片机控制。可自动调整工作功率，有效减少饮水机加热次数，智能化、节能化。

Description

一种饮水机智能加热控制系统
技术领域
本实用新型涉及一种饮水机智能加热控制系统，尤其是一种基于单片机的调节饮水机加热功率的智能控制系统，属于饮用水电加热控制技术领域。
背景技术
目前，饮水机已经成为人们家庭日常生活中的重要工具，其城市覆盖率已经超过50%，且还有进一步增长的趋势，伴随着饮水机在人们日常生活中地位的不断提高，其智能性和节能性也越来越受到人们的关注。但现有饮水机大都采用循环加热方式，在开关打开的情况下无论有没有人接水，都会反复的加热，造成 “千滚水”而对人们的身体健康造成危害；如果长时间没有人去打水，还会造成能源的白白浪费。而要停止循环加热，只能通过人手动关断电源来解决，这样不仅给用户带来极大的不便，而且无法保证随时喝上热水。
此外，饮水机在加热完成后都会有一个保温时间，并在保温温度和沸水温度之间反复加热，在水温降至保温温度之前时饮水机处于关断状态，若用户这时需要用刚烧开的水去泡茶或者咖啡之类的东西时，还得等水温降至之前设置好的最低保温温度后才能重新开始加热，这样就增加了人们等待的时间。
发明内容
    本实用新型提供一种饮水机智能加热控制系统，根据人在设定时间内接水的次数调整饮水机工作的功率，减少规定时间内烧水的次数，通过提高饮水机的功率，减少烧开的时间，克服现有的饮水机复烧水形成的“千滚水”现象和不能及时强制加热的不足。
本实用新型的技术方案是：饮水机智能加热控制系统，包括温度检测电路，红外对管检测电路，交直流转换电路，强制加热按键，电压控制电路，指示灯，单片机，继电器开关                                                
Figure DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 774725DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，加热电阻和
Figure DEST_PATH_IMAGE005
。温度检测电路包括温度传感器和电阻
Figure 681687DEST_PATH_IMAGE006
，温度传感器连接单片机的输入端，强制加热按键的一端接单片机的IO口、另一端接地，红外对管检测电路的输入端连接直流电源、输出端连接单片机的外部中断引脚；继电器开关
Figure 59579DEST_PATH_IMAGE002
的一端与继电器开关
Figure 345811DEST_PATH_IMAGE001
串接后连接市电，另一端a、b触头分别连接电压控制电路的输入端和加热电阻
Figure 746836DEST_PATH_IMAGE005
和继电器开关
Figure 91230DEST_PATH_IMAGE003
；加热电阻串接继电器开关
Figure 219909DEST_PATH_IMAGE003
后与加热电阻
Figure 436126DEST_PATH_IMAGE005
一并连接电压控制电路的输出端和继电器开关
Figure 7047DEST_PATH_IMAGE002
触头b，加热电阻
Figure 359531DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 974183DEST_PATH_IMAGE005
的另一端连接市电；继电器由驱动电路（继电器驱动器）驱动，驱动电路的输入端与单片机连接，继电器开关
Figure 412118DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 285265DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 429938DEST_PATH_IMAGE003
的控制线圈分别与驱动电路的输出端连接；交直流转换电路为控制系统提供直流电源。
所述电压控制电路包括双向可控硅TRIAC、双向二极管DIAC、电容C和电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，双向可控硅的控制极与双向二极管连接，电路通过改变交流市电的导通角，斩波改变加热电阻
Figure 246452DEST_PATH_IMAGE008
两端的电压。
所述红外对管检测电路包括对接的红外发射管VL2和红外接收管VL1、限流电阻和
Figure 109366DEST_PATH_IMAGE010
、可变电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE011
和运算放大器，红外对管安装在饮水机热水管的对角位置，其输出端经运算放大器与单片机的IO口相连。
本实用新型工作时，红外发射管（LED）时刻导通发出红外线，红外接收管接收到红外线的时候IO端会输出高电平；而当有人打热水时，杯子挡住红外线，红外接收管接收不到红外线，输出端经运算放大器比较后输出低电平送给单片机外部中断引脚，引起单片机在中断服务程序中计数加一。通过单片机的外部中断的计数功能，可检测在设定的时间内打热水的次数。当设定的时间内打水的次数少于设定的次数时，通过单片机控制继电器开关
Figure 520624DEST_PATH_IMAGE002
选择电压控制电路，降低饮水机的工作电压，从而降低饮水机的功率；这样就增加了每次烧水的时间，从而减少热水箱中的热水反复烧开的次数，同时降低用电量，达到节能效果。当按下饮水机上的强制加热按钮后，饮水机跳出保温状态，单片机控制继电器开关
Figure 785383DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 69734DEST_PATH_IMAGE003
接通市电并接通并联的加热电阻
Figure 905097DEST_PATH_IMAGE004
，从而增加饮水机的功率，减少饮水机的工作时间。
本实用新型的有益效果是：可以根据人们打热水的次数自动调整工作功率，有效减少饮水机的加热次数。如果需要用刚烧开的沸水沏茶时，通过强制加热按键，无需等待就可以将饮水机跳过保温状态，快速重新加热，使饮水机能够智能化、节能化。
附图说明
图1为本实用新型电路框图；
图2为本实用新型电路原理图；
图3为本实用新型电压控制电路与加热电阻连接电路图；
图4为本实用新型红外对管检测电路图；
图5为本实用新型系统程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。
如图1、2所示，该饮水机智能加热控制系统包括温度传感器1，红外对管检测电路2，交直流转换电路3，强制加热按键4，电压控制电路5，指示灯6，单片机7，继电器开关
Figure 933096DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 52362DEST_PATH_IMAGE002
、，加热电阻
Figure 594388DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 98181DEST_PATH_IMAGE005
；检测电路1包括温度传感器和电阻
Figure 819756DEST_PATH_IMAGE006
，温度传感器连接单片机7的输入端；强制加热按键4的一端接单片机7的IO口、另一端接地，红外对管检测电路2的输入端连接直流电源、输出端连接单片机7的外部中断引脚；继电器开关
Figure 445910DEST_PATH_IMAGE002
的一端与继电器开关
Figure 505132DEST_PATH_IMAGE001
串接后连接市电，另一端a、b触头分别连接电压控制电路5的输入端或加热电阻
Figure 874934DEST_PATH_IMAGE004
和继电器开关
Figure 218059DEST_PATH_IMAGE003
；加热电阻
Figure 952797DEST_PATH_IMAGE004
串接继电器开关
Figure 561633DEST_PATH_IMAGE003
后与加热电阻
Figure 157962DEST_PATH_IMAGE005
一并连接电压控制电路5的输出端和继电器开关
Figure 168643DEST_PATH_IMAGE002
触头b，加热电阻
Figure 74282DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 357365DEST_PATH_IMAGE005
的另一端连接市电；继电器由驱动电路驱动，驱动电路的输入端与单片机7连接，继电器开关
Figure 68969DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 137419DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 967622DEST_PATH_IMAGE003
的控制线圈分别与驱动电路的输出端连接；交直流转换电路7为控制系统提供直流电源。指示灯采用发光二极管LED1和LED2，它们的一端分别与单片机7连接、另一端分别经电阻R 6 和R 7 接地。
如图2所示，5V电源均由交直流转换电路7为控制系统提供。LED1和LED2分别为加热指示灯和保温指示灯。由于单片机每个输出口的带载能力不足，所以要用驱动电路提供足够的电流来驱动继电器，这里采用集成电路驱动器2003（ULN2003）作为继电器的驱动器。2003的输入端与单片机连接，输出端与继电器连接。当2003输入端为高电平时，对应的输出端输出低电平，继电器线圈通电，继电器触点吸合；当2003输入端为低电平时，继电器线圈断电，继电器触点断开；在2003内部已集成起反向续流作用的二极管，因此可直接用它驱动继电器。
    如图3所示，电压控制电路5包括双向可控硅TRIAC、双向二极管DIAC、电容C和电阻
Figure 285471DEST_PATH_IMAGE007
，双向可控硅的控制极与双向二极管连接。
如图4所示，红外对管检测电路2包括对接的红外发射管VL2(LED)和红外接收管VL1（SFH506-38）、限流电阻
Figure 738449DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 910673DEST_PATH_IMAGE010
、可变电阻
Figure 220431DEST_PATH_IMAGE011
和放大器，红外对管安装在饮水机热水管的对角位置，其输出端经运算放大器与单片机7的IO口相连。
交直流转换电路采用输出电压为5V的普通AC-DC直流电源，用于检测水温的温度传感器采用DS18B20温度传感器，单片机的型号选用STC12C5651AD，加热电阻和
Figure 705082DEST_PATH_IMAGE005
分别采用额定功率为500W和300W的加热电阻，温度传感器采用DS18B20。单片机和继电器电源都通过交直流转换电路（AC-DC）将220V的交流市电通过整流转换成的直流电。
饮水机的保温温度设为一组变量，单片机通过改变变量值达到调节保温温度的效果，保温温度分别为80℃和60℃。在正常情况下继电器开关
Figure 544862DEST_PATH_IMAGE001
处于闭合状态，当温度到达95℃时，继电器开关
Figure 963205DEST_PATH_IMAGE001
断开，饮水机停止加热，这时饮水机处于保温状态；当水温降至80℃时，单片机控制继电器开关闭合，开关
Figure 299694DEST_PATH_IMAGE002
保持在b处，
Figure 197243DEST_PATH_IMAGE003
处于断开状态，饮水机在正常状态下工作的功率为500W，单片机通过定时器，每30分钟时间中断一次。当检测红外对管发送给单片机低电平时，若中断服务程序的计数大于等于3，饮水机保持现有状态，继电器开关
Figure 848804DEST_PATH_IMAGE002
保持在b处；若中断服务程序的计数小于3，单片机IO口发出一个低电平信号给单片机，使继电器开关
Figure 314027DEST_PATH_IMAGE002
打到a处，连通电阻
Figure 709236DEST_PATH_IMAGE007
，降低电压至150V，此时饮水机的工作功率降至为230W，保持继电器状态，并通过单片机将保温温度变量调整为60℃，直到有人按下强制加热按键，单片机再重新开始定时。这样就增加了每次烧水的时间，减少了烧水的次数。
当按下强制加热按键后，单片机IO口发出一个低电平信号给单片机外部中断0，饮水机跳出保温状态，控制继电器开关
Figure 461292DEST_PATH_IMAGE001
闭合，继电器开关
Figure 470705DEST_PATH_IMAGE002
回到b处，同时继电器开关
Figure 737738DEST_PATH_IMAGE003
闭合，使加热电阻
Figure 874321DEST_PATH_IMAGE004
和并联，接通市电后加热电阻总功率达到800W，加快烧水速度，减少人们等待时间；当水温度到达95℃时，单片机控制继电器开关断开，继电器开关
Figure 916992DEST_PATH_IMAGE002
保持在b处，继电器开关
Figure 106534DEST_PATH_IMAGE003
断开；此时，单片机复位重新开始定时，计数。
本实用新型通过降低功率改变饮水机的工作次数，并没有直接关闭电源，可保证人们在任何想喝热水的过成中饮水机里都有温水，减少等待的时间。如果想进一步达到节能的效果，可以增加饮水机的定时开关功能，可以有效防止晚上忘记关掉饮水机而造成的饮水机工作一晚上的现象。
上面结合附图对本实用新型的实施方式进行了说明，但本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (3)

1.一种饮水机智能加热控制系统，其特征在于：包括温度检测电路（1），红外对管检测电路（2），交直流转换电路（3），强制加热按键（4），电压控制电路（5），指示灯（6），单片机（7），继电器开关                                                、
Figure 444620DEST_PATH_IMAGE002
、，加热电阻
Figure 762786DEST_PATH_IMAGE004
和；温度检测电路（1）连接单片机（7）的输入端，强制加热按键（4）的一端接单片机（7）的IO口、另一端接地，红外对管检测电路（2）的输入端连接直流电源、输出端连接单片机（7）的外部中断引脚；继电器开关的一端与继电器开关
Figure 946752DEST_PATH_IMAGE001
串接后连接市电，另一端a、b触头分别连接电压控制电路（5）的输入端和加热电阻
Figure 239193DEST_PATH_IMAGE005
和继电器开关；加热电阻
Figure 416676DEST_PATH_IMAGE004
串接继电器开关
Figure 68237DEST_PATH_IMAGE003
后与加热电阻
Figure 51236DEST_PATH_IMAGE005
一并连接电压控制电路（5）的输出端和继电器开关
Figure 633396DEST_PATH_IMAGE002
触头b，加热电阻
Figure 182189DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 207914DEST_PATH_IMAGE005
的另一端连接市电；继电器由驱动电路驱动，驱动电路的输入端与单片机（7）连接，继电器开关
Figure 178011DEST_PATH_IMAGE001
、、
Figure 717894DEST_PATH_IMAGE003
的控制线圈分别与驱动电路的输出端连接，交直流转换电路（3）为控制系统提供直流电源。
2.根据权利要求1所述的饮水机智能加热控制系统，其特征在于：所述电压控制电路（5）包括双向可控硅TRIAC、双向二极管DIAC、电容C和电阻，双向可控硅的控制极与双向二极管连接。
3.根据权利要求1所述的饮水机智能加热控制系统，其特征在于：所述红外对管检测电路（2）包括对接的红外发射管和红外接收管、限流电阻
Figure 590221DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 592812DEST_PATH_IMAGE008
、可变电阻
Figure 804613DEST_PATH_IMAGE009
和运算放大器，红外对管安装在饮水机热水管的对角位置，其输出端经运算放大器与单片机（7）的IO口相连。
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CN107062619A (zh) * 2017-03-02 2017-08-18 佛山利物浦电子科技有限公司 一种防干烧装置
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CN115480603A (zh) * 2022-03-03 2022-12-16 青岛海尔施特劳斯水设备有限公司 一种电加热系统及净水器

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