CN205156362U - 安全电热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种安全电热水器，包括内胆，电加热装置，进出水管，镁棒，电气控制系统，所述电气控制系统包括CPU、用于累计电加热装置工作时长的计时器、用于提示需更换镁棒的警示电路，所述计时器、警示电路与CPU电连接。本实用新型通过累计电加热装置到一定时长时，启动警示电路，提示用户到期需更换镁棒，从而保护内胆以及加热管，提高产品可靠性，降低故障发生率。

Description

安全电热水器

技术领域

本实用新型涉及电热水器技术领域，更具体地说，是涉及一种安全电热水器。

背景技术

众所周知，现有的热水器主要有三类，即燃气热水器、太阳能热水器、电热水器。出于使用安全性考虑，燃气热水器需要安装在淋浴房外，在使用上不方便，目前已经较少使用。太阳能热水器虽可使用免费的自然资源以降低使用成本，但是它需要安装在楼顶以吸收太阳光，在楼房中不易普及，而且在冬天时常需要电辅助加热。由于此，电热水器因其使用方便而大受欢迎，各种各样的电热水器层出不穷。但是，电热水器的缺点是要充分考虑用电安全问题。另一方面，现有储水式电热水器的内胆内多安装有镁棒，其目的在于保护内胆和电热管。在热水器中放置镁棒实现阴极保护，镁棒的金属活性比铁高，会优先与水中的离子发生反应，即是给内胆金属补充大量的电子，使被保护金属体处于电子过剩的状态让金属表面达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子融入溶液，从而保护内胆以及加热管。但是，镁棒使用一段时间后就会消耗尽，需要更换，而电热水器却未能及时提醒用户更换镁棒。再者，目前的电热水器的电气控制系统大都采用程控电路板，就需要电源转换或降压电路，目前，电热水器的电源电路需要使用安全隔离变压器，在降压的同时并能防止后级电路触电风险。变压器属感抗元件，感性电路会使市电的无功功率增加、功率因素降低，因此，使用感抗电器会给国家的市电电源造成巨大的能源浪费。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种安全电热水器，它能及时提醒用户更换镁棒，而且电气系统采用安全电源电路，以克服现有技术的不足。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：安全电热水器，包括内胆，电加热装置，进出水管，镁棒，电气控制系统，所述电气控制系统包括CPU、用于累计电加热装置工作时长的计时器、用于提示需更换镁棒的警示电路，所述计时器、警示电路与CPU电连接。

所述电气控制系统还包括电容式程控降压电路，开关电路，所述桥式整流电路由三极管Q1、Q3和二极管D2、D3组成，三极管Q1、Q3的基极连接单片机，所述电容式程控降压电路包括电容C2、C3、C4和三极管Q4、Q5，由电容C2、C3、C4构成直流逐级降压，三极管Q4、Q5的基极连接所述单片机，所述开关电路包括两组程控同步开关，第一组程控同步开关K1、K2连接所述桥式整流电路的输出端、电容C2与三极管Q4的输入端，从而使桥式整流电路与后级电路可由第一组程控同步开关断开，第二组程控同步开关K3、K4连接电容C2与三极管Q4的输出端、电容C3与三极管Q5的输入端，两组程控同步开关不同时闭合。

在所述第一组程控同步开关的输入端连接第一输出电压检测电路，所述输出电压检测电路由电阻R7、R8、R9组成，电阻R8连接所述单片机。

还包括备用电源电路，所述备用电源电路由三极管Q2、电容C1组成，三极管Q2的基极连接所述单片机。

在电容C4的输出端连接第二输出电压检测电路，所述第二输出电压检测电路由电阻R12、R13、R14组成，电阻R13同时连接所述单片机。

还包括用于时间同步校正的电源电压检测电路，所述电源电压检测电路由二极管D1、电阻R3、R4、R5组成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过累计电加热装置到一定时长时，启动警示电路，提示用户到期需更换镁棒，从而保护内胆以及加热管，提高产品可靠性，降低故障发生率。

本实用新型依据电容储能的特点，采用桥式开关结构，实现输出安全隔离电源的目的。以电容式程控降压电路替代了传统的变压器降压电路，取消了笨重的电源变压器，既节省了成本，又提高了市电的功率因素，为国家节约大量的电能，还为电源电路节省了硬件空间。本实用新型通过桥式开关结构，应用软件编程技术轻易就实现了电源安全隔离的目的。

附图说明

图1为本实用新型安全电热水器的电气系统原理框图。

图2为本实用新型安全电热水器的结构示意图。

图3为本实用新型安全电热水器的电路图。

图4为本实用新型安全电热水器的单片机端口结构示意图。

图5为本实用新型的开关电路实施例一结构示意图。

图6为本实用新型的开关电路实施例二结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1-6，本实用新型的安全电热水器包括内胆，电加热装置20，进出水管，镁棒（图未示），电气控制系统，所述电气控制系统包括CPU（在电路板10上）、用于累计电加热装置工作时长的计时器、用于提示需更换镁棒的警示电路，所述计时器、警示电路与CPU电连接。

安全电热水器的电气控制系统的电源电路包括桥式整流电路1，单片机，还包括电容式程控降压电路，开关电路3，所述桥式整流电路由三极管Q1、Q3和二极管D2、D3组成，三极管Q1、Q3的基极连接单片机，所述电容式程控降压电路包括电容C2、C3、C4和三极管Q4、Q5，由电容C2、C3、C4构成直流逐级降压，三极管Q4、Q5的基极连接所述单片机，所述开关电路包括两组程控同步开关，第一组程控同步开关K1、K2连接所述桥式整流电路的输出端、电容C2与三极管Q4的输入端，从而使桥式整流电路与后级电路可由第一组程控同步开关断开，第二组程控同步开关K3、K4连接电容C2与三极管Q4的输出端、电容C3与三极管Q5的输入端，两组程控同步开关不同时闭合。传统的桥式整流电路是由二极管组成的，本实用新型打破常规，通过三极管与D2、D3构成桥式整流，由单片机程序控制。

在所述第一组程控同步开关的输入端连接第一输出电压检测电路2，所述输出电压检测电路由电阻R7、R8、R9组成，电阻R8连接所述单片机。本实用新型还包括备用电源电路，所述备用电源电路由三极管Q2、电容C1组成，三极管Q2的基极连接所述单片机。当桥式整流电路1输出的电压不足时，程控系统启动备用电源电路，以补充桥式整流电路的不足，使电压输出更加稳定。

在电容C4的输出端连接第二输出电压检测电路4，所述第二输出电压检测电路由电阻R12、R13、R14组成，电阻R13同时连接所述单片机。本实用新型还包括用于时间同步校正的电源电压检测电路，所述电源电压检测电路由二极管D1、电阻R3、R4、R5组成。

本实用新型通过单片机芯片控制程序、高压晶体管程控整流电路、电容降压式程控电路、程控桥式开关安全隔离电路、低频稳压程控电路、PWM脉宽调制电路等多个功能电路来实现程控开关安全隔离电源的作用。三极管Q1、Q3和二极管D2、D3四个晶体管组成程控整流电路。其程控整流的工作过程如下：Q1、Q3、D2和D3在原理上与传统的桥式全波整流电路相同，所不同的是，Q1和Q3是由单片机程序控制的。而传统的桥式整流电路是四个二极管组成开放式整流，不受控制。

电容C2、C3、C4和三极管Q4、Q5组成电容式直流降压电路、低频稳压程控电路和PWM脉宽调制电路。开关K1-K4组成的是桥式开关安全隔离程控电路。工作过程描述如下：经过前面的整流电路整流以后，电路不定时地给电容C2充电，C2上的电压一般可设计较高，比如：100-300VDC。具体电压值根据负载的大小通过计算来确定。电容C2、C3和三极管Q4组成的是直流降压电路，通过PWM脉宽调制原理进行降压。其脉冲宽度也是受程序由B4、B5进行控制的。

K1-K4四个开关的工作过程是：当K1和K2接通时，K3和K4必须关闭，此时，整流电路给电容C2充电；当K1和K2关闭时，K3和K4可闭合，也可以关闭，一般是处于闭合状态。此时，整流电路停止给C2充电，启动三极管Q4和Q5，通过程序由端口B4和B5控制三极管Q4和Q5的开和关，以PWM脉宽调制的方式分别给电容C3和C4充电。由于此时，K1和K2是关闭的，所以前面的交流电源电路完全隔离了，所以后面的直流电源电路是安全隔离的。开关K1和K2，K3和K4是两组功能不同的开关，两组开关在任何时候都不能同时闭合。K1-K4开关根据应用场合的需要可以选择光藕、光电开关或继电器等。如果选择继电器则要考虑继电器的寿命与工作频率的谐调问题。K1-K4四个开关也都是由单片机程序控制的，分别受VK1-VK4进行控制。四个开关可采用继电器式控制开关，也可采用光藕开关。

Q1、Q3两个三极管是根据设计负载的需要，通过程序由端口B1和B3来控制两个三极管的导通和关闭。其中，三极管Q2和电容C1组成备用电源电路，也是受程序通过端口B2来控制的。电阻R7、R8、R9组成输出电压检测电路，也是受程序由端口RC2来控制的，当整流电路输出功率不够时，又恰好正值电源过零点或电源电压U1小于UO时，则通过程序启动备用电源电路。这样可避免输出电压波动过大的情况。二极管D1、与电阻R3、R4、R5组成电源电压检测电路，起到时间同步校正作用，避免单片机因时间不同步而失去控制。

以上公开仅为本实用新型的具体实施例，并不构成对本实用新型保护范围的限制，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的整体构思前提下，依据本实用新型技术方案所作的无需经过创造性劳动的变化和替换，都应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.安全电热水器，包括内胆，电加热装置，进出水管，镁棒，电气控制系统，其特征在于：所述电气控制系统包括CPU、用于累计电加热装置工作时长的计时器、用于提示需更换镁棒的警示电路，所述计时器、警示电路与CPU电连接。

2.根据权利要求1所述的安全电热水器，其特征在于：所述电气控制系统还包括电容式程控降压电路、开关电路、桥式整流电路，所述桥式整流电路由三极管Q1、Q3和二极管D2、D3组成，三极管Q1、Q3的基极连接单片机，所述电容式程控降压电路包括电容C2、C3、C4和三极管Q4、Q5，由电容C2、C3、C4构成直流逐级降压，三极管Q4、Q5的基极连接所述单片机，所述开关电路包括两组程控同步开关，第一组程控同步开关K1、K2连接所述桥式整流电路的输出端、电容C2与三极管Q4的输入端，从而使桥式整流电路与后级电路可由第一组程控同步开关断开，第二组程控同步开关K3、K4连接电容C2与三极管Q4的输出端、电容C3与三极管Q5的输入端，两组程控同步开关不同时闭合。

3.根据权利要求2所述的安全电热水器，其特征在于：在所述第一组程控同步开关的输入端连接第一输出电压检测电路，所述输出电压检测电路由电阻R7、R8、R9组成，电阻R8连接所述单片机。

4.根据权利要求2所述的安全电热水器，其特征在于：还包括备用电源电路，所述备用电源电路由三极管Q2、电容C1组成，三极管Q2的基极连接所述单片机。

5.根据权利要求2所述的安全电热水器，其特征在于：在电容C4的输出端连接第二输出电压检测电路，所述第二输出电压检测电路由电阻R12、R13、R14组成，电阻R13同时连接所述单片机。

6.根据权利要求2所述的安全电热水器，其特征在于：还包括用于时间同步校正的电源电压检测电路，所述电源电压检测电路由二极管D1、电阻R3、R4、R5组成。