CN205561283U - 一种燃气热水器火力大小远程调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃气热水器火力大小远程调节装置，由第一流量测量单元、第二流量测量单元、比例值计算单元、流量阈值开关单元和比例阀驱动单元组成。所述燃气热水器包括有第一热水出水口和第二热水出水口，采用通过水阀远程控制两路热水流量的方法改变热水温度；当第一热水出水口热水流量相对增大时，燃气热水器的燃烧火力增大，热水温度上升；当第一热水出水口热水流量相对减小时，燃气热水器的燃烧火力减小，热水温度下降。所述装置无需有线或者无线遥控器，能够实现燃气热水器热水温度的远程调节，控制结果稳定可靠。

Description

一种燃气热水器火力大小远程调节装置

技术领域

本实用新型涉及一种燃气热水器，尤其是一种燃气热水器火力大小远程调节装置。

背景技术

燃气热水器如果温度设定不合适，会给人带来很大不便，特别是在淋浴时，不带无线遥控或者远距离线控的燃气热水器温度无法调节，用混水阀添加冷水又容易导致燃气热水器熄火。采用无线遥控调节燃气热水器温度，受安装位置的限制，很多场合遥控器信号无法传送至燃气热水器。采用远距离线控方式时，专用的防水有线遥控器成本高，需要预先埋线，长期在浴室等潮湿环境下工作，电子式的有线遥控器故障率高。

发明内容

本实用新型的目的是为远距离控制燃气热水器的热水温度提供一种解决方案，即能够远距离调节燃气热水器火力大小的装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种燃气热水器火力大小远程调节装置，由第一流量测量单元、第二流量测量单元、比例值计算单元、流量阈值开关单元和比例阀驱动单元组成。

所述燃气热水器有冷水进水口和第一热水出水口、第二热水出水口；所述第一热水出水口之前安装有第一流量传感器，用于检测第一热水出水口的出口热水流量；所述冷水进水口之后安装有第二流量传感器，用于检测冷水进水口的入口冷水总流量。

所述第一流量测量单元由第一流量传感器和第一频率电压转换电路组成，设有第一流量电压输出端；所述第二流量测量单元由第二流量传感器和第二频率电压转换电路组成，设有总流量电压输出端；

所述比例值计算单元为模拟除法器电路，设有分子电压输入端、分母电压输入端和比例值控制电压输出端；所述分子电压输入端连接至第一流量电压输出端；所述分母电压输入端连接至总流量电压输出端。

所述流量阈值开关单元由流量阈值设定电路、比较驱动电路、继电器燃气开关组成；所述流量阈值设定电路设有流量阈值电压输出端；所述比较驱动电路由比较器和继电器线圈驱动电路组成；所述比较器的两个输入端分别连接至总流量电压输出端、流量阈值电压输出端；所述继电器燃气开关由继电器线圈驱动电路驱动。

所述比例阀驱动单元由燃气比例调节阀和比例阀驱动电路组成；所述比例阀驱动电 路的输入端连接至比例值控制电压输出端；所述燃气比例调节阀的开度由比例阀驱动电路驱动。

所述燃气热水器的第一热水出水口、第二热水出水口分别由水管连接至混水阀的2个进水口。或者是，所述燃气热水器的第一热水出水口、第二热水出水口分别由水管连接至第一调节阀、第二调节阀的入水口；所述第一调节阀、第二调节阀的出水口连通为一个出水端。

所述燃气热水器的控制系统由所述装置、控制器、点火放电针、火焰感应针、排风扇、电磁阀组成；所述装置中的燃气比例调节阀安装在燃气管路中电磁阀之后。或者是，所述燃气热水器的控制系统由调温控制器、点火放电针、火焰感应针、排风扇、电磁阀、燃气比例调节阀、第一流量传感器、第二流量传感器组成；所述装置中的控制电路包括在调温控制器中；所述装置中的控制电路包括有第一流量测量单元、第二流量测量单元、比例值计算单元、流量阈值开关单元和比例阀驱动单元中的相应电路。

所述电磁阀优选使用燃气比例阀总成中的安全截止阀；所述燃气比例调节阀使用燃气比例阀总成中的燃气比例调节阀。

本实用新型的有益效果是，无需有线或者无线遥控器，采用通过水阀控制两路热水流量的方法改变燃气流量，从而改变热水器的出口热水温度，实现燃气热水器热水温度的远程调节，控制结果稳定可靠。

附图说明

图1为燃气热水器火力大小远程调节装置原理框图。

图2为流量传感器安装实施例1结构框图。

图3为流量传感器安装实施例2结构框图。

图4为第一流量测量单元100的实施例。

图5为比例值计算单元300的实施例。

图6为流量阈值开关单元400的实施例。

图7为比例阀驱动单元500中比例阀驱动电路的实施例。

图8为燃气热水器常规控制系统框图。

图9为带温度远程调节功能的燃气热水器控制系统框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

燃气热水器火力大小远程调节装置原理框图如图1所示，由第一流量测量单元100、第二流量测量单元200、比例值计算单元300、流量阈值开关单元400和比例阀驱动单元500组成。

所述燃气热水器有1个冷水进水口和2个热水出水口，在冷水进水口和其中1个热水出水口分别安装有流量传感器，分别检测水流量。第一流量测量单元100测量其中1个热水出水口的出口热水流量Q1，第二流量测量单元200测量冷水进水口的入口冷水总流量Q2，并分别以第一流量电压U1、总流量电压U2输出。总流量电压U2被送至流量阈值开关单元400与设定的流量阈值电压进行比较，当入口冷水总流量Q2大于设定的流量阈值时，控制继电器燃气开关闭合；当入口冷水总流量Q2小于设定的流量阈值时，控制继电器燃气开关断开。

第一流量电压U1、总流量电压U2被送至比例值计算单元300，比例值计算单元300计算第一流量电压U1与总流量电压U2之间的比值，由该比值得到比例值控制电压UK；比例值控制电压UK被送至比例阀驱动单元500，由UK大小控制燃气比例调节阀的开度；当UK为最小值时，燃气比例调节阀的开度最小；当UK为最大值时，燃气比例调节阀的开度最大。

流量传感器安装实施例1结构框图如图2所示，所述装置水路系统由所述燃气热水器中的热交换器901、第一流量传感器902、第二流量传感器903、第一热水出水口904、第二热水出水口905、冷水进水口906、冷水管921、主热水管922、第一热水管923、第二热水管924，以及燃气热水器之外的混水阀931、第一连接水管925、第二连接水管926、混合热水管927、出水喷头932组成。

所述燃气热水器有1个冷水进水口和2个热水出水口，冷水管921连接在冷水进水口906和热交换器901之间；第一热水管923的一端连接至第一热水出水口904，另外一端连通至主热水管922出水端；第二热水管924的一端连接至第二热水出水口905，另外一端连通至主热水管922出水端；主热水管922的入水端连接至热交换器901。

所述第一流量传感器902安装在第一热水出水口904之前，用于检测第一热水出水口904的出口热水流量Q1；所述第二流量传感器903安装在冷水进水口906之后，用于检测冷水进水口906的入口冷水总流量Q2。具体来说，第一流量传感器902安装在第一热水管923上，第二流量传感器903安装在冷水管921上。

混水阀931的2个进水口分别由第一连接水管925、第二连接水管926连接至燃气热水器的第一热水出水口904、第二热水出水口905；混水阀931的出水口由混合热水管927 连接至出水喷头932。混水阀931为冷水、热水混水阀时，第一连接水管925连接至混水阀931的热水进水口，第二连接水管926连接至混水阀931的冷水进水口。第一热水出水口904的出口热水流量Q1和冷水进水口906的入口冷水总流量Q2通过调节混水阀931来改变。

流量传感器安装实施例2结构框图如图3所示，与实施例1的不同之处在于，使用第一调节阀933、第二调节阀934代替混水阀931；第一调节阀933的入水口经第一连接水管925连接至燃气热水器的第一热水出水口904，第二调节阀934的入水口经第二连接水管926连接至燃气热水器的第二热水出水口905。第一调节阀933、第二调节阀934的出水口连通为一个出水端与混合热水管927相连接。第一热水出水口904、第二热水出水口905的出口热水流量分别通过调节第一调节阀933、第二调节阀934来改变；第一热水出水口904、第二热水出水口905的出口热水流量之和等于冷水进水口906的入口冷水总流量Q2。

第一流量测量单元100的实施例如图4所示，设有第一流量电压输出端。第一流量传感器902选择低成本的霍尔水流量传感器，传感器输出为与流量成比例的脉冲频率。第一流量测量单元100由第一流量传感器902和频率电压转换电路组成。图4所示实施例中，频率电压转换电路由单片集成频率/电压转换器101以及其外围元件电阻102、电阻104、电阻106、电容103、电容105组成，单片集成频率/电压转换器101的型号是LM2917，LM2917的管脚10为第一流量电压输出端，输出第一流量电压U1。频率电压转换电路还可以采用其他能够实现频率/电压转换功能的电路。

第二流量测量单元200由第二流量传感器903和频率电压转换电路组成，第二流量传感器903选择低成本的霍尔水流量传感器，其频率电压转换电路的原理与结构与第一流量测量单元100中的频率电压转换电路完全相同，设有总流量电压输出端，输出总流量电压U2。

第一流量测量单元100、第二流量测量单元200还可以采用其他的测量方案，例如，分别采用一体化的流量变送器测量Q1、Q2，一体化的流量变送器直接输出U1、U2。

第一流量测量单元100检测Q1，输出U1，U1与Q1之间为正比例关系

U1＝KQ·Q1；

第二流量测量单元200检测Q2，输出U2，U2与Q2之间为正比例关系

U2＝KQ·Q2；

上面2个表达式中的KQ为流量测量系数。第一流量测量单元100与第二流量测量单元200的流量测量系数相同。

比例值计算单元300设有分子电压输入端、分母电压输入端和比例值控制电压输出端。所述分子电压输入端连接至第一流量电压输出端，输入第一流量电压U1；所述分母电压输入端连接至总流量电压输出端，输入总流量电压U2。比例值计算单元300输出为比例值控制电压UK，其实施例如图5所示，由并行A/D转换器401、并行D/A转换器402、555时基器件411、第一电阻412、第二电阻413、电容414组成。

并行A/D转换器401的型号是8位并行A/D转换器ADC0841。555时基器件411、第一电阻412、第二电阻413、电容414组成振荡器，振荡器输出的周期脉冲连接至并行A/D转换器401的启动转换输入端WR，每一个脉冲启动一次A/D转换，使并行A/D转换器401工作在自动连续转换模式。

ADC0841的模拟电压输入负端VIN-、输出使能端RD、片选端CS、数字地DGND、模拟地AGND连接至公共地，ADC0841的电源端VCC连接至正电源+VDD。ADC0841的输出使能端RD输入低电平时，其数据输出端DB7～DB0维持输出有效。当ADC0841每一次转换结束后，自动将结果从数据输出端DB7～DB0输出。

U1连接至ADC0841的模拟电压输入端VIN+，U2连接至ADC0841的参考电压输入端VREF。设ADC0841输出端DB7～DB0输出的8位数字信号是X，其最大值为255。则有

$X=255\×\frac{VIN+}{VREF}=255\×\frac{U1}{U2};$

即两个输入电压U1、U2间的比值为

$\frac{U1}{U2}=\frac{X}{255}.$

并行D/A转换器402的型号是8位并行D/A转换器AD5330。AD5330的并行数据输入端为DB7～DB0，基准电压输入端为VREF，转换电压输出端为VOUT。

AD5330的缓冲器开关控制端BUF、输出比例控制端GAIN、输入寄存器控制端WR、DAC寄存器控制端LDAC、片选端CS、地端GND连接至公共地，AD5330的清零端CLR、低功耗控制端PD、电源端VDD连接至正电源+VDD。AD5330的输入寄存器控制端WR和DAC寄存器控制端LDAC输入低电平时，处于直接D/A转换状态，不考虑转换延迟时，转换电压输出端VOUT实时反映并行数据输入端DB7～DB0的数据转换结果。

AD5330的并行数据输入端DB7～DB0连接至ADC0841的并行数据输出端DB7～DB0，输入的数据为X，其最大值为255。设输入至AD5330基准电压输入端VREF的电压为UM，转换电压输出端VOUT输出的电压为UK，则有

$UK=VREF\·\frac{X}{255}=UM\·\frac{X}{255};$

考虑AD0841的输入输出关系，比例值计算单元300按照式

$UK=UM\·\frac{U1}{U2}$

根据第一流量电压U1与总流量电压U2之间的比值，计算得到比例值控制电压UK。UM为比例值控制电压UK的最大值，图5所示实施例中，UM连接至正电源+VDD。UM也可以采用其他电压值来控制比例值控制电压UK的最大值。

图5所示实施例适用于对比例值计算速度要求不高，且输入电压变化较平缓的场合。由于本实用新型中U1、U2反映的是热水器流量，变化平缓，故适用。比例值计算单元300还可以采用其他模拟除法器、模拟乘法器电路，例如，使用AD734、AD534等集成模拟乘法器/除法器组成的模拟除法器、模拟乘法器电路。

流量阈值开关单元400输入总流量电压U2，输出与流量阈值QY相关的开关信号。流量阈值开关单元400的实施例如图6所示，由比较器501、第三电阻502、第四电阻503、第五电阻504、三极管505、第一续流二极管506、继电器线圈507、继电器燃气开关508组成，与流量阈值QY相关的开关信号是继电器燃气开关508的闭合与断开。

图6所示实施例中，第三电阻502、第四电阻503组成的分压电路为流量阈值QY设定电路，设有流量阈值电压输出端，输出设定的流量阈值电压UY；改变第三电阻502、第四电阻503的分压比，能够改变设定的流量阈值QY。流量阈值电压UY与流量阈值QY的关系是

$QY=\frac{UY}{KQ}.$

比较器501、第五电阻504、三极管505、第一续流二极管506、继电器线圈507组成继电器燃气开关508的比较驱动电路。

当入口冷水总流量Q2大于流量阈值QY时，总流量电压U2大于流量阈值电压UY，比较器501输出高电平，三极管505导通，继电器线圈507得电，继电器燃气开关508闭合；当入口冷水总流量Q2小于流量阈值QY时，继电器燃气开关508断开。

比例阀驱动单元500由燃气比例调节阀和比例阀驱动电路组成，比例阀驱动电路的输入端连接至比例值控制电压输出端，燃气比例调节阀的开度由比例阀驱动电路驱动。

比例阀驱动电路的实施例如图7所示，由功率运放601、第六电阻602、第七电阻603、第二续流二极管604组成。第二续流二极管604并联在比例线圈630上。其工作原理是：通过改变燃气比例调节阀的开度能够改变燃气的流量，从而改变燃气热水器的燃烧火 力，改变热水温度。具体有：当比例值控制电压UK增大时，比例阀驱动电路输出电压UB增大，比例线圈630上电流增大，燃气比例调节阀的开度增大，燃气热水器的燃烧火力增大，热水温度上升；当比例值控制电压UK减小时，比例阀驱动电路输出电压UB减小，比例线圈630上电流减小，燃气比例调节阀的开度减小，燃气热水器的燃烧火力减小，热水温度下降。

第六电阻602、第七电阻603用于调整比例阀驱动电路输出电压UB的范围，当比例值控制电压UK等于其最大控制电压UM时，比例线圈630上流过最大控制电流，即额定电流，使燃气比例调节阀的开度达到最大值。

比例阀驱动电路可以使用其他类型的驱动电路，例如，三极管功率驱动电路，电压/PWM转换及PWM驱动电路，等等。比例阀驱动电路的功能是：当比例值控制电压UK增大时，控制比例线圈630上电流增大；当比例值控制电压UK减小时，控制比例线圈630上电流减小；当比例值控制电压UK为最大值UM时，控制比例线圈630上电流为额定电流。

燃气热水器的常规控制系统框图如图8所示，由控制器10、水控开关11、点火放电针12、火焰感应针13、排风扇14、电磁阀15组成。其工作原理是：打开热水器出水龙头后，水控开关11合上，控制器10控制排风扇14得电工作，同时控制点火放电针12放电点火；稍延迟片刻控制电磁阀15吸合，打开煤气；点火放电针12持维点火几十秒，保证点火的可靠性；放电结束后，火焰感应针13用于确定是否点火成功，控制器10通过火焰感应针13感应到点火成功，则控制维持电磁阀15吸合，打开煤气；感应到点火不成功，则控制电磁阀15弹起，关断煤气，热水器停止加热。

为保证燃气热水器的使用安全，燃气热水器还可以包括有如图8所示的风压开关16和温控开关17。在热水器使用过程中，若风压开关16检测到排气扇未启动，或者温控开关17检测到火太大使出水温度太高，或者水控开关11检测到水流太小时，都会使电磁阀15弹起，关断煤气，避免引发安全事故。

燃气热水器使用本实用新型所述装置时，其控制系统由所述装置和图8所示系统的控制器10、点火放电针12、火焰感应针13、排风扇14、电磁阀15组成，或者还可以选择性包括有风压开关16、温控开关17。图8所示燃气热水器常规控制系统中的水控开关11由本实用新型所述装置中的继电器燃气开关508替代，本实用新型所述装置中的燃气比例调节阀安装在燃气管路中电磁阀15之后。由于常规的燃气比例阀总成中通常包括有燃气比例调节阀和安全截止阀，因此，图8所示燃气热水器常规控制系统中的电磁阀15优选使用燃气比例阀总成中的安全截止阀，燃气比例调节阀使用燃气比例阀总成中的燃气比例调节阀。

燃气热水器使用本发明所述装置时，所述控制器10可以使用目前各种流行的燃气热水器点火控制器，例如，DKG2控制器、DKG3控制器、DHS-B7A控制器、DHS-B7B控制器、HD 7PQA1-CP控制器，以及各种其他燃气热水器点火控制器。

燃气热水器使用本实用新型所述装置时，可以将本实用新型所述装置中的控制电路与所述控制器10合并，组成新的调温控制器。如图9所示为带温度远程调节功能的燃气热水器控制系统框图，由调温控制器20、点火放电针12、火焰感应针13、排风扇14、电磁阀15、燃气比例调节阀21、第一流量传感器902、第二流量传感器903组成，或者还可以选择性包括有风压开关16、温控开关17。调温控制器20由所述控制器10中的功能电路与本实用新型所述装置中的控制电路组成，本实用新型所述装置中的控制电路包括有第一流量测量单元100、第二流量测量单元200、比例值计算单元300、流量阈值开关单元400和比例阀驱动单元500中的相应电路。同样地，图9中的电磁阀15优选使用燃气比例阀总成中的安全截止阀，燃气比例调节阀21使用燃气比例阀总成中的燃气比例调节阀。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种燃气热水器火力大小远程调节装置，其特征在于：

由第一流量测量单元、第二流量测量单元、比例值计算单元、流量阈值开关单元和比例阀驱动单元组成；

所述燃气热水器有冷水进水口和第一热水出水口、第二热水出水口；所述第一热水出水口之前安装有第一流量传感器，用于检测第一热水出水口的出口热水流量；所述冷水进水口之后安装有第二流量传感器，用于检测冷水进水口的入口冷水总流量；

所述第一流量测量单元由第一流量传感器和第一频率电压转换电路组成，设有第一流量电压输出端；所述第二流量测量单元由第二流量传感器和第二频率电压转换电路组成，设有总流量电压输出端；

所述比例值计算单元为模拟除法器电路，设有分子电压输入端、分母电压输入端和比例值控制电压输出端；所述分子电压输入端连接至第一流量电压输出端；所述分母电压输入端连接至总流量电压输出端；

所述流量阈值开关单元由流量阈值设定电路、比较驱动电路、继电器燃气开关组成；所述流量阈值设定电路设有流量阈值电压输出端；所述比较驱动电路由比较器和继电器线圈驱动电路组成；所述比较器的两个输入端分别连接至总流量电压输出端、流量阈值电压输出端；所述继电器燃气开关由继电器线圈驱动电路驱动；

所述比例阀驱动单元由燃气比例调节阀和比例阀驱动电路组成；所述比例阀驱动电路的输入端连接至比例值控制电压输出端；所述燃气比例调节阀的开度由比例阀驱动电路驱动。

2.如权利要求1所述的燃气热水器火力大小远程调节装置，其特征在于：所述燃气热水器的第一热水出水口、第二热水出水口分别由水管连接至混水阀的2个进水口。

3.如权利要求1所述的燃气热水器火力大小远程调节装置，其特征在于：所述燃气热水器的第一热水出水口、第二热水出水口分别由水管连接至第一调节阀、第二调节阀的入水口；所述第一调节阀、第二调节阀的出水口连通为一个出水端。

4.如权利要求1所述的燃气热水器火力大小远程调节装置，其特征在于：所述燃气热水器的控制系统由所述装置、控制器、点火放电针、火焰感应针、排风扇、电磁阀组成；所述装置中的燃气比例调节阀安装在燃气管路中电磁阀之后。

5.如权利要求1所述的燃气热水器火力大小远程调节装置，其特征在于：所述燃气热水器的控制系统由调温控制器、点火放电针、火焰感应针、排风扇、电磁阀、燃气比例调节阀、第一流量传感器、第二流量传感器组成；所述装置中的控制电路包括在调温控制器中；所述装置中的控制电路包括有第一流量测量单元、第二流量测量单元、比例值计算单元、流量阈 值开关单元和比例阀驱动单元中的相应电路。

6.如权利要求4或权利要求5所述的燃气热水器火力大小远程调节装置，其特征在于：所述电磁阀使用燃气比例阀总成中的安全截止阀；所述燃气比例调节阀使用燃气比例阀总成中的燃气比例调节阀。

7.如权利要求1所述的燃气热水器火力大小远程调节装置，其特征在于：所述比例值计算单元由并行A/D转换器、并行D/A转换器、555时基器件、第一电阻(412)、第二电阻(413)、电容(414)组成。

8.如权利要求1所述的燃气热水器火力大小远程调节装置，其特征在于：所述流量阈值开关单元由比较器、第三电阻(502)、第四电阻(503)、第五电阻(504)、三极管(505)、第一续流二极管(506)、继电器线圈、继电器燃气开关组成。

9.如权利要求1所述的燃气热水器火力大小远程调节装置，其特征在于：所述比例阀驱动电路由功率运放、第六电阻(602)、第七电阻(603)、第二续流二极管(604)组成。