CN2387462Y - 防干烧电热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种防干烧电热水器,为克服现有电热水器不能在干烧的初期进行保护,发生干烧后需要拆机维修的缺点,本实用新型包括水箱和电加热系统,电加热系统由主电路和控制电路组成。控制电路包括温度传感器、微机和执行电路,温度传感器的输出端与微机的I/O口连接,执行电路的输入端与微机的I/O连接,执行电路与主电路连接。本实用新型能够在发生干烧现象的初期进行保护,并且减少拆机维修的麻烦。

Description

防干烧电热水器

本实用新型涉及一种为淋浴、洗漱及其它洗涤提供热水的电热水器。

目前，家庭、企事业单位、服务业等用于淋浴、洗漱及其它洗涤的电热水器主要包括水箱和电加热系统。在水箱缺水的情况下，如果电加热系统通电加热，就会产生干烧现象，轻者会烧毁电热水器的元器件，重者可能引起火灾。为了防止干烧现象的发生，现有的电热水器一般在水箱中放置一个热熔断体。当发生干烧现象时，水箱内的温度急剧上升，当温度上升到一定值时，热熔断体被熔断，电加热系统的主电路被切断，达到保护的目的。这种保护方法存在以下两个缺点：一不能检测温度上升的速度，不利于及早发现干烧现象和在干烧的初期进行保护；二、发生干烧现象后，热熔断体被熔断，需要更换热熔断体，增加了拆机维修的麻烦。

本实用新型的目的是，提供一种能够及早检测到干烧现象并停止加热的电热水器，在它的水箱中加入水后，不需要拆机维修就可以恢复加热。

本实用新型的目的是这样实现的，防干烧电热水器，包括水箱和电加热系统，电加热系统由主电路和控制电路组成，它的特殊之处是，控制电路包括温度传感器、微机和执行电路，温度传感器的输出端与微机的I/O口连接，执行电路的输入端与微机的I/O口连接，执行电路与主电路连接。

主电路通过220V交流电源为电热管供电，控制电路主要用于控制主电路的导通和断开。温度传感器用于检测水箱中的温度，它将水箱中的温度信号转变为电信号输入微机进行处理。微机运行程序，不断采集温度传感器的输出信号，并将温度上升的速度值与设定值进行比较。如果水箱中温度上升的速度值超过设定值，微机通过其I/O口控制执行电路，由执行电路切断主电路，使电热管停止加热。

本实用新型的温度传感器采用热敏电阻R₂，热敏电阻R₂的一端接地，另一端a与微机的的I/O口和电阻R₁的一端连接，电阻R₁的另一端b与电源的正极连接。

热敏电阻R₂一般放置在水箱内，它的电阻值随温度的变化而变化。电阻R₁和热敏电阻R₂组成分压电路，热敏电阻R₂的电阻值随温度的变化而变化时，热敏电阻R₂两端的电压也随温度的变化而变化，该电压被输入微机的I/O口，微机按一定的时间间隔对该电压进行采集，从而测得温度的变化速度。

本实用新型的执行电路包括三极管N1₁和继电器K₂，主电路包括电热管HL₁；三极管N₁的基极与电阻R₇的一端连接，电阻R₇的另一端c与微机的I/O口连接，发射极接地，集电极与继电器K₂的线圈的一端连接，继电器(K₂)的线圈的另一端与电源正极连接。续流二极管D₁并联在继电器K₂的线圈的两端；继电器K₂的常开触点K₂-1与电热管HL₁串联。

三极管N₁是一个开关三极管，其作用相当于一个受微机控制的开关，它控制继电器K₂线圈的导通和断开。这一技术方案主要用于主电路中只有一只电热管或二只以上电热管串联的情况。当发生干烧现象时，微机通过I/O口向三极管N₁输出控制信号，使三极管N₁截止。继电器K₂失电释放，继电器K₂的常开触点K₂-1将主电路的电源切断，使电热管HL₁停止加热。

本实用新型的执行电路还包括三极管N₃和继电器N₃，主电路还包括电热管HL₂；三极管N₃的基极与电阻R₆的一端连接，电阻R₆的另一端d与微机的I/O口连接，发射极接地，集电极与继电器K₃的线圈的一端连接，继电器K₃的线圈的另一端与电源正极连接，续流二极管D₂并联在继电器K₃的线圈的两端；继电器K₃的常开触点K₃-1与电热管HL₂串联，该串联电路与由常闭触点K₂-1和电热管HL₁组成的串联电路并联。

三极管N₃也是一个开关三极管，它的作用与三极管N₁相同。这一技术方案主要用于主电路有二只电热管并联的情况。使用者可以通过接键向微机输入信息，选择三极管N₁和三极管N₃其中之一导通或者两者都导通。两只三极管分别控制继电器K₂的继电器K₃吸合或释放，从而选择电热管HL₁和电热管HL₂其中之一或者两者都工作，这样可以选择不同的加热功率。当发生干烧现象时，微机通过I/O口分别向三极管N₁和三极管N₃输出控制信号，使三极管N₁和三极管N₃都截止。继电器K₂和继电器K₃失电释放，继电器K₂的常开触点K₂-1和继电器K₃的常开触点K_3-1分别切断电热管HL₁和电热管HL₂的电源，使电热管HL₁和电热管HL₂停止加热。

本实用新型的执行电路还包括三极管P₁、三极管N₂、热熔断体S和继电器K₁；三极管N₂的基极与电阻R₄的一端连接，电阻R₄的另一端e与微机的I/O口连接，三极管N₂的发射极接地，三极管N₂的集电极与电阻R₅的一端连接；电阻R₅的另一端与三极管P₁的基极连接，三极管P₁的发射极与电源正极连接，三极管P₁的集电极与继电器K₁的线圈的一端连接；继电器K1的线圈的另一端与热熔断体S的一端和电阻R₃的一端连接，热熔断体S的另一端接地；电阻R₃的另一端f与微机的I/O口和稳压管Z₁的一端连接，稳压管Z₁的另一端接地；续流二极管D₃并联在继电器K₁的线圈的两端；继电器K₁的常开触点K₁-1串联在电加热系统的主电路的火线中。

本实用新型的继电器K₁的常开触点K₁-2串联在电加热系统的主电路的零线中。

本实用新型由于具有温度传感器和微机，能检测到水箱内温度的变化速度，及时发现干烧现象。由于本实用新型具有继电器K₂、继电器K₃，当发生干烧现象时，微机首先发出控制信号，使继电器K₂、继电器K₃释放，切断主电路电源，起到保护作用。当水箱中有水以后，微机又会控制继电器K₂、继电器K₃重新吸合，从而接通主电路电源，使电热管重新开始加热。与现有的电热水器单纯采用热熔断体进行防干烧相比，本实用新型具有发现干烧现象早、在发生干烧现象的初期就能及时切断主电路电源的优点。并且，本实用新型在干烧的原因消除以后，不需要象现有的电热水器那样更换热熔断体，减少了拆机维修的麻烦。本实用新型增加了热熔断体S和继电器K₁以后，具有双重防干烧的优点。在极端情况下，例如单片机损坏或温度传感器损坏时，如果发生干烧现象，继电器K₂、继电器K₃不动作，水箱内的温度继续上升，热熔断体S被烧断，继电器K₁释放，从而切断主电路的电源，起到双重防干烧的作用。特别是在继电器K₁的常开触点K₁-1和K₁-2分别串联在主电路的火线和零线中时，在发生干烧现象时，能够同时切断主电路的火线和零线。这样，在零线带电的情况，使本实用新型在使用时更加安全。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述。

图1为本实用新型的控制电路的电路方框图。

图2为本实用新型的控制电路的电路图。

图3为本实用新型的主电路的电路图。

本实施例是一种双重防干烧的电热水器，它包括水箱和电加热系统，电加热系统由主电路和控制电路组成。如图1和图2所示，控制电路包括温度传感器、微机IC和执行电路。微机IC采用美国摩托罗拉公司生产的单片机68HC705SR3CP，温度传感器采用热敏电阻R₂。热敏电阻R₂的一端接地，另一端a与微机IC的21脚和电阻R₁的一端连接，电阻R₁的另一端b与直流电源的正极V_DD连接。执行电路包括三极管N₁、N₂、N₃、P₁、继电器K₁、K₂、K₃和热熔断体S。三极管N₁的基极与电阻R₇的一端连接，电阻R₇的另一端c与微机IC的18脚连接。三极管N₁的发射极接地，集电极与继电器K₂的线圈一端连接，该线圈的另一端与直流电源的正极连接。续流二极管D₁并联在继电器K₂的线圈的两端。三极管N₃的基极与电阻R₆的一端连接，电阻R₆的另一端d与微机IC的15脚连接。三极管N₃的发射极接地，集电极与继电器K₃的线圈一端连接，该线圈的另一端与直流电源的正极连接。续流二极管D₂并联在继电器K₃的线圈二端。三极管N₂的基极与电阻R₄的一端连接，电阻R₄的另一端e与微机IC的12脚连接。三极管N₂的发射极接地，集电极与电阻R₅的一端连接。电阻R₅的另一端与三极管P₁的基极连接。三极管P₁的发射极与直流电源的正极连接，集电极与继电器K₁的线圈一端连接，该线圈的另一端与热熔断体S的一端连接和电阻R₃的一端连接，热熔断体S的另一端接地。续流二极管D₃并联在继电器K₁的线圈两端。电阻R₃的另一端f与微机IC的13脚和稳压管Z₁的一端连接，稳压管Z₁的另一端接地。热敏电阻R₂和热熔断体S放在一起置于水箱内胆中。热敏电阻R₂的a端、电阻R₇的c端、电阻R₆的d端、电阻R₄的e端和电阻R₃的f端都与微机IC的I/O口连接，但是它们与微机IC的具体管脚的连接可以根据微机IC所运行的程序不同而有所改变。如图3所示，主电路包括电热管HL₁、HL₂和温控器T₁、T₂。继电器K₂的常开触点K₁-1与电热管HL₁串联，继电器K₃的常开触点K₃-1与电热管HL₂串联，然后，这两条串联电路并联。常开触点K₂-1和K₃-1的公共端j与温控器T₁的一端连接，温控器T₁的另一端与继电器K₁的常开触点K₁-1的一端连接，常开触点K₁-1的另一端与220V交流电源的火线L连接。电热管HL₁和HL₂的公共端k与温控器T₂的一端连接，温控器T₂的另一端与继电器K₁的常开触点K₁-2的一端连接，常开触点K₁-2的另一端与220V交流电源的零线N连接。

三极管N₂和P₁组成复合开关管，它相当于一个受微机IC控制的开关。正常工作时，微机IC的12脚输出高电平，三极管N₂和P₁导通，继电器K₁得电吸合，常开触点K₁-1和K₁-2闭合，从而接通主电路的电源。同时，微机IC的18脚和15脚也输出高电平，三极管N₁和N₃导通，继电器K₂和K₃得电吸合，它们的常闭触点K₂-1和K₃-1分别接通电热管HL₁和HL₂的电源，电热水器开始在大功率状态下对水加热。当使用者通过接键选择小功率时，微机IC的18脚和15脚，一个为高电平，一个为低电平。三极管N₁和N₃，一个导通，一个截止。继电器K₂和K₃只有一个吸合，电热管HL₁和HL₂也只有一个被接通电源。当发生干烧现象时，水箱内的温度争剧上升，微机IC通过热敏电阻R₂检测到温度的上升速度，经过与设定值比较后，确认发生干烧现象，微机IC的18脚、15脚和12脚都由高电平变为低电平。三极管N₁、N₂、N₃和P₁都截止，继电器K₁、K₂和K₃都释放，主电路的电源被切断，电热管HL₁和HL₂停止加热。如果在发生干烧现象时，微机IC或热敏电阻R₂产生故障，微机IC的18脚、15脚和12脚不能输出低电平，电热管HL₁和HL₂不能被切断电源，水箱内的温度会继续上升。当水箱内的温度上升到热熔断体S的熔断温度时，热熔断体熔断。继电器K₁释放，其常开触点K₁-1和K₁-2切断主电路的电源，电热管HL₁和HL₂停止加热，这样就起到了双重防干烧的作用。稳压管Z₁和电阻R₃一起对微机IC的13脚起保护作用，在热熔断体S熔断时，管脚13不受太大的影响。

Claims (6)

1、防干烧电热水器，包括水箱和电加热系统，电加热系统由主电路和控制电路组成，其特征是，控制电路包括温度传感器、微机和执行电路，温度传感器的输出端与微机的I/O口连接，执行电路的输入端与微机的I/O口连接，执行电路与主电路连接。

2、根据权利要求1所述的电热水器，其特征是，温度传感器采用热敏电阻(R₂)，热敏电阻(R₂)的一端接地，另一端(a)与微机的的I/O口和电阻(R₁)的一端连接，电阻(R₁)的另一端(b)与电源的正极连接。

3、根据权利要求1所述的电热水器，其特征是，执行电路包括三极管(N1₁)和继电器(K₂)，主电路包括电热管(HL₁)；三极管(N₁)的基极与电阻(R₇)的一端连接，电阻(R₇)的另一端(c)与微机的I/O口连接，发射极接地，集电极与继电器(K₂)的线圈的一端连接，继电器(K₂)的线圈的另一端与电源正极连接，续流二极管(D₁)并联在继电器(K₂)的线圈的两端；继电器(K₂)的常开触点(K₂-1)与电热管(HL₁)串联。

4、根据权利要求1所述的电热水器，其特征是，执行电路还包括三极管(N₃)和继电器(N₃)，主电路还包括电热管(HL₂)；三极管(N₃)的基极与电阻(R₆)的一端连接，电阻(R₆)的另一端(d)与微机的I/O口连接，发射极接地，集电极与继电器(K₃)的线圈的一端连接，继电器(K₃)的线圈的另一端与电源正极连接，续流二极管(D₂)并联在继电器(K₃)的线圈的两端；继电器(K₃)的常开触点(K₃-1)与电热管(HL₂)串联，该串联电路与由常闭触点(K₂-1)和电热管(HL₁)组成的串联电路并联。

5、根据权利要求2、3或4所述的电热水器，其特征是，执行电路还包括三极管(P₁)、三极管(N₂)、热熔断体(S)和继电器(K₁)；三极管(N₂)的基极与电阻(R₄)的一端连接，电阻(R₄)的另一端(e)与微机的I/O口连接，三极管(N₂)的发射极接地，三极管(N₂)的集电极与电阻(R₅)的一端连接；电阻(R₅)的另一端与三极管(P₁)的基极连接，三极管(P₁)的发射极与电源正极连接，三极管(P₁)的集电极与继电器(K₁)的线圈的一端连接；继电器(K₁)的线圈的另一端与热熔断体(S)的一端和电阻(R₃)的一端连接，热熔断体(S)的另一端接地；电阻(R₃)的另一端(f)与微机的I/O口和稳压管(Z₁)的一端连接，稳压管(Z₁)的另一端接地；续流二极管(D₃)并联在继电器(K₁)的线圈的两端；继电器(K₁)的常开触点(K₁-1)串联在电加热系统的主电路的火线中。

6、根据权利要求5所述的电热水器，其特征是，继电器(K₁)的常开触点(K₁-2)串联在电加热系统的主电路的零线中。

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