CN104066212B - 消除加热器感应电荷的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除加热器感应电荷的方法及装置，其设置一控制单元和一接触地面的装置，接触地面的装置连接到控制单元作为控制单元的地端，再通过控制单元分别检测市电输入电源的两条相线相对于地端的电压，再由控制单元判定所得的两条相线的电压，电压高的那条相线判定为L相，电压低的那条相线判定为N相；最后由控制单元将判定为N相的相线接通至地端，消除溶剂对地面的感应电荷，确保人身的安全。与现有技术相比，本发明方法只需在通电初始做一次切换，分别检测两条相线的电压，当选定N相后，便无需再对两条相线进行切换，不影响加热器的正常工作。本发明消除加热器感应电荷的装置，其控制单元的第一单刀双掷继电器和第二单刀双掷继电器均只做一次切换，不易受损，使用寿命较长。

Description

消除加热器感应电荷的方法及装置

技术领域

本发明涉及加热器，具体涉及一种消除加热器感应电荷的方法及装置。

背景技术

电热水器、足浴器等涉及水或使用时人体会接触到水的加热器，因为安规或结构问题，很多加热器的电源输入只有两芯线（即L相、N相），使用时液体对地面会产生感应电，此感应电给使用者带来一定的安全隐患。

中国实用新型专利公开了一种带消除感应电功能的足浴器，该足浴器包括有足浴器壳体和加热器，足浴器壳体内设有桥式电路，所述的桥式电路包括四个继电器，其中两两串联再并联，并联的两端支点分别与外接火线和零线联接，上下两串联的继电器中间分别联接于加热器的两端，当上下两串联的继电器工作状态依次分别为：闭合、开启；开启、闭合，此时加热器上端为零线，下端为火线；当上下两串联的继电器工作状态依次分别为：开启、闭合；闭合、开启，此时加热器上端为火线，下端为零线，所述的继电器按上述两种方式切换。由于将足浴器的火线和零线进行位置交换，使产生的电荷正负抵消，消除足浴器产生的感应电，解决了因感应电产生的安全隐患。

但上述这种足浴器，使用时继电器需要在L相、N相之间不停切换，继电器的触点易受伤害，机械结构疲乏，使用寿命较短。而且，由于电源不停地切换，导致加热器不能正常工作，加热时间被损失，加热效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除加热器感应电荷的方法，其可在不影响加热器正常工作的情况下有效地消除加热器的感应电荷。

本发明的另一目的是提供一种消除加热器感应电荷的装置，其可在不影响加热器正常工作的情况下有效地消除加热器的感应电荷，且使用寿命较长。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

消除加热器感应电荷的方法，通过如下步骤实现：

S1：设置一控制单元和一接触地面的装置，所述接触地面的装置连接到所述控制单元作为所述控制单元的地端；

S2：通电，通过所述控制单元分别检测市电输入电源的两条相线相对于所述地端的电压；

S3：由所述控制单元判定步骤S2检测所得的两条相线的电压，电压高的那条相线判定为L相，电压低的那条相线判定为N相；

S4：由所述控制单元将步骤S3判定为N相的相线接通至所述地端。

所述控制单元包括电源电路，第一单刀双掷继电器及其控制电路，第二单刀双掷继电器及其控制电路，整流电路，分压、AD采样电路，以及单片机；所述电源电路的输入端连接于市电的两条相线上，所述电源电路的输出端连接到所述单片机，为所述单片机提供工作电源；所述单片机的输出端分别连接到所述第一单刀双掷继电器的控制电路和所述第二单刀双掷继电器的控制电路的控制端；所述第一单刀双掷继电器的常闭端和常开端分别连接至市电的两条相线，所述第一单刀双掷继电器的公共端分别连接至所述第二单刀双掷继电器的常开端和所述整流电路的输入端，所述第二单刀双掷继电器的常闭端连接至所述整流电路的接地端，所述第二单刀双掷继电器的公共端连接至所述地端；所述整流电路的输出端通过所述分压、AD采样电路连接至所述单片机的输入端；

由所述单片机通过所述第一单刀双掷继电器的控制电路控制其常闭端和常开端分别接通一次，并将此两次接通的电压由所述整流电路经过所述分压、AD采样电路传给所述单片机，所述单片机对两次的电压进行高低比较，最终所述单片机通过所述第一单刀双掷继电器的控制电路控制所述第一单刀双掷继电器切换到比较后电压较低的一端，此较低的一端即为N相，此时所述第一单刀双掷继电器的公共端变为N相；当所述第一单刀双掷继电器的公共端已选择为N相时，所述单片机通过所述第二单刀双掷继电器的控制电路控制所述第二单刀双掷继电器动作，所述第二单刀双掷继电器的常开端接通，常闭端与所述地端断开，将所述第二单刀双掷继电器的常开端通过其公共端连接到所述地端，从而实现将选择后的N相连接到所述地端。

加热器的加热装置包括由内至外依次附着的内绝缘层、金属管、中绝缘层和外绝缘层，加热线圈环绕盘设于所述中绝缘层与外绝缘层之间，所述内绝缘层的两端分别连接有管路；所述加热装置的下方设置有呈容器状并具有一定介电常数的介质，且所述介质的底部与地面接触，所述介质内容纳具有一定介电常数的溶剂，所述管路分别伸入所述溶剂内；所述金属管、所述内绝缘层、所述溶剂和所述介质构成所述接触地面的装置，所述地端与所述金属管之间通过导线相连接。

所述介质的底面为平面状，与地面可靠接触。

消除加热器感应电荷的装置，包括一控制单元和一接触地面的装置，所述接触地面的装置连接到所述控制单元作为所述控制单元的地端；

所述控制单元包括电源电路，第一单刀双掷继电器及其控制电路，第二单刀双掷继电器及其控制电路，整流电路，分压、AD采样电路，以及单片机；

所述电源电路的输入端连接于市电的两条相线上，所述电源电路的输出端连接到所述单片机，为所述单片机提供工作电源；

所述单片机的输出端分别连接到所述第一单刀双掷继电器的控制电路和所述第二单刀双掷继电器的控制电路；

所述第一单刀双掷继电器的常闭端和常开端分别连接至市电的两条相线，所述第一单刀双掷继电器的公共端分别连接至所述第二单刀双掷继电器的常开端和所述整流电路的输入端，所述第二单刀双掷继电器的常闭端连接至所述整流电路的接地端，所述第二单刀双掷继电器的公共端连接至所述地端；所述整流电路的输出端通过所述分压、AD采样电路连接至所述单片机的输入端。

加热器的加热装置包括由内至外依次附着的内绝缘层、金属管、中绝缘层和外绝缘层，加热线圈环绕盘设于所述中绝缘层与外绝缘层之间，所述内绝缘层的两端分别连接有管路；所述加热装置的下方设置有呈容器状并具有一定介电常数的介质，且所述介质的底部与地面接触，所述介质内容纳具有一定介电常数的溶剂，所述管路分别伸入所述溶剂内；所述金属管、所述内绝缘层、所述溶剂和所述介质构成所述接触地面的装置，所述地端与所述金属管之间通过导线相连接。

所述介质的底面为平面状，与地面可靠接触。

采用上述方案后，本发明消除加热器感应电荷的方法，设置一控制单元和一能可靠的接触地面的装置，接触地面的装置连接到控制单元作为控制单元的地端，再通过控制单元分别检测市电输入电源的两条相线相对于地端的电压，再由控制单元判定所得的两条相线的电压，电压高的那条相线判定为L相，电压低的那条相线判定为N相；最后由控制单元将判定为N相的相线接通至地端，消除溶剂对地面的感应电荷，确保人身的安全。与现有技术相比，本发明方法只需在通电初始做一次切换，分别检测两条相线的电压，当选定N相后，便无需再对两条相线进行切换，不影响加热器的正常工作。

本发明消除加热器感应电荷的装置，其控制单元的第一单刀双掷继电器和第二单刀双掷继电器均只做一次切换，不易受损，使用寿命较长。

本发明的接触地面的装置由金属管、内绝缘层、溶剂和介质构成，当控制单元在做L相或N相选择，地端接到金属管并通过内绝缘层、溶剂和介质连接到地面，当作L相或N相的检测回路，地端经过介质传到地面过程电压被削弱，最终地端与L或N相将远远低于市电，因L相对地端电压远远大于N相对地端的电压，以此来区分L相或N相，当把选择后的N相通过地端联接到金属管，可消除溶剂对地面的感应电荷，确保人身的安全。

本发明的装置适用于任何涉水及人体可接触到水的加热器，其利用产品结构的特点，制造一个可靠的接触地面的装置当作采样点来辨别相线，最终将N相切换到地端，消除感应电荷。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图；

图2为本发明中加热装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明消除加热器感应电荷的方法，通过如下步骤实现：

S1：设置一控制单元和一接触地面的装置，所述接触地面的装置连接到所述控制单元作为所述控制单元的地端；

S2：通电，通过所述控制单元分别检测市电输入电源的两条相线相对于所述地端的电压，并存储到所述控制单元中；

S3：由所述控制单元判定步骤S2检测所得的两条相线的电压，电压高的那条相线判定为L相，电压低的那条相线判定为N相；

S4：所述控制单元动作，将步骤S3判定为N相的相线接通至所述地端。

本实施例中，上述方法通过如下装置实现：

消除加热器感应电荷的装置，如图2所示，包括一控制单元500和一接触地面的装置，所述接触地面的装置连接到所述控制单元500作为所述控制单元的地端；

如图1所示，所述控制单元500包括电源电路，继电器K1及其控制电路Q1，继电器K2及其控制电路Q2，整流电路D2，分压、AD采样电路U3，以及单片机U2；继电器K1和继电器K2均为单刀双掷继电器，继电器K1和继电器K2未通电时的初始状态如图1所示。

所述电源电路包括依次连接的隔离电源电路T1、桥式整流电路D1和降压电路U1，隔离电源电路T1的输入端连接于市电的两条相线（L相、N相）上，降压电路U1的输出端输出5V电压到单片机U2，为单片机U2提供工作电源。

单片机U2的输出端分别连接到控制电路Q1和控制电路Q2的控制端；继电器K1的常闭端和常开端分别连接至市电的两条相线（L相、N相），继电器K1的公共端（A点）分别连接至继电器K2的常开端和整流电路D2的输入端，继电器K2的常闭端（B点）连接至整流电路D2的接地端，继电器K2的公共端（C点）连接至所述地端；整流电路D2的输出端通过分压、AD采样电路U3连接至单片机U2的输入端。

通电时，两条相线输入的电源依次经过隔离电源电路T1、桥式整流电路D1和降压电路U1，生成5V电压送入单片机U2，为单片机U2提供工作电源；

单片机U2依照其内预设的控制逻辑工作，使控制电路Q1控制继电器K1的常闭端和常开端分别接通一次，此时继电器K2不动作，整流电路D2的接地端连接至控制单元的地端，以此地端作为接地采样点；

接通继电器K1的常闭端和常开端所得的两次电压分别经由整流电路D2进行整流，再由分压、AD采样电路U3传给单片机U2，单片机U2对两次的电压进行高低比较，最终单片机U2输出控制信号给控制电路Q1，通过控制电路Q1控制继电器K1切换到比较后电压较低的一端（如图1中的常闭端），较低的一端为N相，此时A点（继电器K1的公共端）变为N相；

当A点已选择为N相时，单片机U2输出控制信号给控制电路Q2，通过控制电路Q2控制继电器K2动作，使其常开端接通，B点（常闭端）与地端断开，将其常开端通过其公共端（C点）连接到所述地端，从而实现将选择后的N相连接到所述地端。这样，当输入为L/N或N/L（插头正插或反插），都可以确保A点为N相。

本发明中，继电器K2未工作时，B点接在地端，作为L相与N相选择的功能，当L相与N相选择完后，将B点与地端断开以保护单片机U2及外围电路的安全。

本发明中控制单元的地端连接到一能可靠的接触地面的装置。

如图2所示，加热器的加热装置100包括由内至外依次附着的内绝缘层1、金属管2、中绝缘层3和外绝缘层4，加热线圈5环绕盘设于中绝缘层3与外绝缘层4之间，内绝缘层1的两端分别连接有管路6；加热装置100的下方设置有介质200，介质200具有一定介电常数并呈平底的开口容器状，且介质200的底部与地面400可靠接触，介质200内容纳具有一定介电常数的溶剂300，两根管路6分别伸入溶剂300内；金属管2、内绝缘层3、溶剂300和介质200构成所述的接触地面的装置，所述的地端通过一导线连接到所述接触地面的装置的金属管上。

本发明中接触地面的装置由金属管2、内绝缘层3、溶剂300和介质200构成，当控制单元在做L相或N相选择，地端接到金属管2并通过内绝缘层3、溶剂300和介质200连接到地面，当作L相或N相的检测回路，地端经过介质200传到地面过程电压被削弱，最终地端与L或N相将远远低于市电，因L相对地端电压远远大于N相对地端的电压，以此来区分L相或N相，当把选择后的N相通过地端连接到金属管2，可消除溶剂300对地面400的感应电荷，确保人身的安全。

本发明的装置适用于任何涉水及人体可接触到水的加热器，其利用产品结构的特点，制造一个可靠的接触地面的装置当作采样点来辨别相线，最终将N相切换到地端，消除感应电荷。

上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

本发明的创新点在于电路结构的设计，以及利用产品结构特点制造了一个当作采样点的可靠的接触地面的装置。本发明中，单片机仅是对两条相线的电压进行比较并根据比较结果输出信号控制继电器进行动作，这里单片机的功能也可通过硬件来实现。

Claims (6)

1.消除加热器感应电荷的方法，其特征在于：通过如下步骤实现：

S1：设置一控制单元和一接触地面的装置，所述接触地面的装置连接到所述控制单元作为所述控制单元的地端；

S2：通电，通过所述控制单元分别检测市电输入电源的两条相线相对于所述地端的电压；

S3：由所述控制单元判定步骤S2检测所得的两条相线的电压，电压高的那条相线判定为L相，电压低的那条相线判定为N相；

S4：由所述控制单元将步骤S3判定为N相的相线接通至所述地端；

所述控制单元包括电源电路，第一单刀双掷继电器及其控制电路，第二单刀双掷继电器及其控制电路，整流电路，分压、AD采样电路，以及单片机；所述电源电路的输入端连接于市电的两条相线上，所述电源电路的输出端连接到所述单片机，为所述单片机提供工作电源；所述单片机的输出端分别连接到所述第一单刀双掷继电器的控制电路和所述第二单刀双掷继电器的控制电路的控制端；所述第一单刀双掷继电器的常闭端和常开端分别连接至市电的两条相线，所述第一单刀双掷继电器的公共端分别连接至所述第二单刀双掷继电器的常开端和所述整流电路的输入端，所述第二单刀双掷继电器的常闭端连接至所述整流电路的接地端，所述第二单刀双掷继电器的公共端连接至所述地端；所述整流电路的输出端通过所述分压、AD采样电路连接至所述单片机的输入端；

由所述单片机通过所述第一单刀双掷继电器的控制电路控制其常闭端和常开端分别接通一次，并将此两次接通的电压由所述整流电路经过所述分压、AD采样电路传给所述单片机，所述单片机对两次的电压进行高低比较，最终所述单片机通过所述第一单刀双掷继电器的控制电路控制所述第一单刀双掷继电器切换到比较后电压较低的一端，此较低的一端即为N相，此时所述第一单刀双掷继电器的公共端变为N相；当所述第一单刀双掷继电器的公共端已选择为N相时，所述单片机通过所述第二单刀双掷继电器的控制电路控制所述第二单刀双掷继电器动作，所述第二单刀双掷继电器的常开端接通，常闭端与所述地端断开，将所述第二单刀双掷继电器的常开端通过其公共端连接到所述地端，从而实现将选择后的N相连接到所述地端。

2.根据权利要求1所述的消除加热器感应电荷的方法，其特征在于：加热器的加热装置包括由内至外依次附着的内绝缘层、金属管、中绝缘层和外绝缘层，加热线圈环绕盘设于所述中绝缘层与外绝缘层之间，所述内绝缘层的两端分别连接有管路；所述加热装置的下方设置有呈容器状并具有一定介电常数的介质，且所述介质的底部与地面接触，所述介质内容纳具有一定介电常数的溶剂，所述管路分别伸入所述溶剂内；所述金属管、所述内绝缘层、所述溶剂和所述介质构成所述接触地面的装置，所述地端与所述金属管之间通过导线相连接。

3.根据权利要求2所述的消除加热器感应电荷的方法，其特征在于：所述介质的底面为平面状，与地面可靠接触。

4.消除加热器感应电荷的装置，其特征在于：

包括一控制单元和一接触地面的装置，所述接触地面的装置连接到所述控制单元作为所述控制单元的地端；

所述控制单元包括电源电路，第一单刀双掷继电器及其控制电路，第二单刀双掷继电器及其控制电路，整流电路，分压、AD采样电路，以及单片机；

所述电源电路的输入端连接于市电的两条相线上，所述电源电路的输出端连接到所述单片机，为所述单片机提供工作电源；

所述单片机的输出端分别连接到所述第一单刀双掷继电器的控制电路和所述第二单刀双掷继电器的控制电路；

所述第一单刀双掷继电器的常闭端和常开端分别连接至市电的两条相线，所述第一单刀双掷继电器的公共端分别连接至所述第二单刀双掷继电器的常开端和所述整流电路的输入端，所述第二单刀双掷继电器的常闭端连接至所述整流电路的接地端，所述第二单刀双掷继电器的公共端连接至所述地端；所述整流电路的输出端通过所述分压、AD采样电路连接至所述单片机的输入端。

5.根据权利要求4所述的消除加热器感应电荷的装置，其特征在于：加热器的加热装置包括由内至外依次附着的内绝缘层、金属管、中绝缘层和外绝缘层，加热线圈环绕盘设于所述中绝缘层与外绝缘层之间，所述内绝缘层的两端分别连接有管路；所述加热装置的下方设置有呈容器状并具有一定介电常数的介质，且所述介质的底部与地面接触，所述介质内容纳具有一定介电常数的溶剂，所述管路分别伸入所述溶剂内；所述金属管、所述内绝缘层、所述溶剂和所述介质构成所述接触地面的装置，所述地端与所述金属管之间通过导线相连接。

6.根据权利要求5所述的消除加热器感应电荷的装置，其特征在于：所述介质的底面为平面状，与地面可靠接触。