CN201066203Y - 快热式电热水器定温出水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种快热式电热水器定温出水装置，属于用电作能源快速加热水温供人们淋浴或做其它用处的热水器。包括电热水器(13)、显示控制部分(8)、进水温度传感器(6)、出水温度传感器(7)、霍尔水流量传感装置(9)以及微电脑智能控制系统。目前市场上的快热式电热水器，要调整到淋浴时较合适的40℃左右水温，都是通过手动反复调试来选择所需的水温，使用很不方便。而本装置使用前设定好水温，用时打开电热水器开关，便能显示设定的温度(可以调整)，不论水温高低、水流量适当变化，热水器出来的水温与设定温度基本一致。

Description

快热式电热水器定温出水装置

技术领域

本实用新型涉及一种快热式电热水器定温出水装置，属于用电作能源快速加热水温供人们淋浴或做其它用处的热水器。

背景技术

目前市场上的快热式电热水器，要调整到淋浴时较合适的40℃左右水温，电加热功率、进水水温、进水流量三者的关系是一种简单的调配比例关系，进水水温低，进水流量大，所需加热的电功率就要求大；进水水温高，进水流量小，所需加热的电功率就要求小，这三者的关系都是通过手动反复调试来选择所需的水温，使用很不方便，特别是冷天就更难使用，越急越调不好。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决现有电热水器存在的不足，提供一种快热式电热水器定温出水装置，通过该装置自身特殊结构，不论在什么季节，也不管水温的高低，只要开启电热水器开关，出来的水温就能达到预先设定的温度，并且能恒定出水，给人们提供了一种先进的淋浴设施。

上述目的是这样实现的：快热式电热水器定温出水装置，包括电热水器、显示控制部分、进水温度传感器、出水温度传感器、霍尔水流量传感装置以及微电脑智能控制系统。在电热水器壳体上安装有温度显示屏、温度设置部分，在电热水器进出水口部位分别安装进水温度传感器、出水温度传感器，传感器采集的信号输入单片机U2。人们在使用前设定好所需热水的温度，单片机U2就按照该指令进行运算得到所需的出水温度。霍尔水流量传感装置则安装在进水口，由一个带多个磁块的轮子与轮子外侧安装的传感器组成，传感器采集的信号输入单片机U2，经微电脑控制热水器的电加热功率，达到自动调节温度的作用。微电脑智能控制系统由单片机U2，稳压电源，漏电、加热体过热报警电路，霍尔水流量传感装置，显示控制部分和输出功率控制电路组成，其中U2为可编程的单片机，稳压电源、输出功率控制电路、漏电、加热体过热保护电路、进水温度传感器、出水温度传感器、霍尔水流量传感装置、漏电探测装置、漏电、加热体过热报警电路均连接至U2，市电经防干烧保护串联至电加热器RL1和可控硅VT1、VT2、变压器T1初级，U2输出信号给显示控制部分。显示控制部分包括显示屏、温度设置部分和U3，U3是VFD驱动电路。热水器的出水温度在32℃～55℃之间。

快热式电热水器定温出水装置，性能可靠，安全并节约能源，人们在使用该产品前，一次设定好所需热水的温度，打开电热水器开关，不论进水水温高低、水流量适当变化(国家标准每分钟3升左右)，均能按照您设定的温度提供热水。既使电压不稳定，也只需按电热水器显示屏面板上的温度“加”或“减”按键进行适当调节。方便实用，给人们的洗浴提供了极好的条件。

附图说明

图1为快热式电热水器定温出水装置结构示意图

图2为图1温度显示屏放大图

图3为显示屏内部原理图

图4为水流传感调温装置结构示意图

图5驱动电路图

图6为快热式电热水器定温出水装置电路图

图7快热式电热水器定温出水装置控制方框图

具体实施方式

快热式电热水器定温出水装置，包括电热水器(13)、显示控制部分(8)、进水温度传感器(6)、出水温度传感器(7)、霍尔水流量传感装置(9)以及微电脑智能控制系统。在电热水器壳体上安装有温度显示屏(14)、温度设置部分(5)，在电热水器进出水口部位分别安装进水温度传感器(6)、出水温度传感器(7)，传感器采集的信号输入单片机U2。人们在使用前通过数字指令装置设定好所需热水的温度，单片机U2就按照该指令进行运算得到所需的出水温度。它通过显示屏(14)直观地显示出的温度数字就是指令温度，既使因电压不稳定出现微小的温度变化，也只需手动调节显示屏上的“加”或“减”按键进行适当调节，通过微电脑智能控制实现快热式电热水器按指令温度“定温出水”。霍尔水流量传感装置(9)则安装在进水口，由一个带多个磁块(17)的轮子(16)与轮子外侧安装的传感器(18)组成，传感器采集的信号输入单片机U2。水流量大，轮子转的快，输出信号就密；水流量小，轮子转的慢，输出信号就疏，该信息经微电脑控制热水器的电加热功率，达到自动调节温度的作用。当停止进水，电热水器就自动断电，但它不是一个简单的水流大、输出信号就密、功率就加大；水流小、输出信号就少、功率就调小的简单装置，它还受进水水温变化的影响。比如说：当指令温度为40℃，进水水温为6℃，进水流量为每分钟3升，水流传感输出的信号为5000次，加热功率自调为6.5KW；当指令温度还是40℃，进水水温为26℃，进水流量为每分钟3.5升，水流传感输出的信号为6000次，加热功率会自动调为4KW。所以它不是一种简单的输出信号密功率就大，反之则小的简单装置，而是一种智能传感装置。当快热式电热水器显示屏显示指令温度(如40℃)时，具有特殊结构的发热包内通过不同的水流量，发热包进水口水流传感装置发出不同的传感信号；发热包内进入不同温度的水体，控制系统接收到温度变化的信号(当停止进水或进水水温达到指令温度时，电热水器会自动断电)，根据指令温度参数变化、进水量参数变化、进水温度参数变化、电加热方式的变化，经过微电脑智能控制系统复杂的运算，自动选择需要的电加热功率，从而达到快热式电热水器出来的水温基本就是指令温度(因电压不稳定的变化等原因，水温可能有1～2℃误差，但可以通过显示屏上的加、减键调控，不会产生波动，不影响使用)。微电脑智能控制系统由单片机U2，稳压电源(1)，漏电、加热体过热报警电路(11)，霍尔水流量传感装置(9)，显示控制部分(8)和输出功率控制电路(3)组成，其中U2为可编程的单片机，稳压电源(1)、输出功率控制电路(3)、漏电、加热体过热保护电路(4)、进水温度传感器(6)、出水温度传感器(7)、霍尔水流量传感装置(9)、漏电探测装置(10)、漏电、加热体过热报警电路(11)均连接至U2，市电经防干烧保护(2)串联至电加热器RL1和可控硅VT1、VT2、变压器T1初级，U2输出信号给显示控制部分。显示控制部分包括显示屏(14)、温度设置部分(5)和U3，U3是VFD驱动电路。驱动电路采用VFD荧光屏显示，霍尔水流量传感器(18)采集水流控制通水通电，双路测温探头采集温度，高灵敏漏电保护，3只按键开关设定温度，能达到设定温度与出水温度不超过±1℃的控制精度。热水器的出水温度在32℃～55℃之间。

工作过程如下：

1、接通交流电源后，220V市电经L2滤波后送至变压器T1分三路输入：一路供VFD1灯丝电压，一路经二极管D5、电容C5滤波得到-20V直流电压，该电压为驱动电路集成块提供下拉电平VEE，同时又通过限流电阻R40加至VFD的22、23脚。另一路经二极管D1、D2全波整流，电容器C1、C2、C3、C4、稳压块U1、电感L3稳压滤波后获得5V直流电压提供给U2～U5，12V直流电压提供给继电器K1。

2、电路图中，L1为漏电互感器，正常无漏电时，直穿互感器的火线、零线作为互感器的初级，此时合成磁通量为零，次级无感应电流产生，三极管Q1基极无触发信号，继电器K1不动作，电加热器正常发热，当人体接触火线或发热元件RL1的火线与大地漏电，触电电流直接从火线与地泄漏而不从零线回流，此时互感器合成磁通量不再为零，互感器次级立即产生感生电流，通过二极管D3、电阻R3、触发三极管Q1，输出低电平到单片机U2的18脚，经U2的5脚输出电流使三极管Q4截止，继电器K1失电，停止加热，同时U2的20脚输出约为30HZ的脉冲电流，驱动发光二极管LED1频闪。

3、水流量采集经接线端子JP2的1脚输出10.2～75HZ脉冲给单片机U2的19脚，获得控制信号，去调节热水器的加热功率，采集经出水传感器RP6、进水传感器RP7、电阻R4、R5、电容C8取样后给单片机U2的13、14、15、16脚，通过单片机U2计算偏差量(即设定温度值与实际温度值之差)，并对偏差值进行处理，对偏差值通过PID计算，调节比例系数、积分系数、微分系数，从而获得理想的控制温度效果。

4、U3是1/4～1/11占空比的VFD驱动电路，包含11个段输出口，6个栅输出口，5个段/栅选择输出口，1个显示储存器、控制电路、键扫描电路。串行数据通过CTL、CLK、DIN3线串行接口连接至单片机U2的26、28、29脚去控制VFD1显示屏驱动集成块，热水器的出水温度设计在32℃～55℃之间，偏差量的变化在一个字节内，采用单字节加减运算，最后将计算结果转化为TO初值以控制定时，每次开机出水温度设计为40℃，可按按键开关S1(ADD加)、S2(SUB减)键调整出水温度。当进水温度超过设置温度时，三极管Q4高电平切断继电器K1，相应加热元件RL1不工作，相反则自动加温。当出水温度超过55℃时，单片机U2的5脚输出触发信号给三极管Q4，经Q4输出高电平切断继电器K1，相应加热元件RL1停止工作，可防止烫伤。

5、输出功率：本电路采用软起动控制可控硅VT1、VT2，以减小冲击电流对其它家用电器的干扰。在交流电压过零点启动定时器，并关闭输出口U2的2、4脚。当定时器溢出时产生中断。进入中断可控硅导通，在下一个过零点到来时，可控硅自行关断，程序同时关闭输出口U2的2、4脚，启动定时器，如此反复，即能产生移相作用，控制可控硅VT1、VT2导通程度，在输出口得到不同加热功率，从而实现定温出水。

6、VFD驱动集成电路U3、CTL、CLK、DIN串行口获得信号后，U3的1脚输出信号给显示屏的3脚点亮沐浴头标志，U3的2脚输出信号点亮显示屏的4脚，相应部位为商标AWT、温度℃，U3的3脚输出信号点亮显示屏的5脚，即数码管d段。U3的4、5、7～18各脚输出信号点亮显示屏数码管a、b、c、d、e、f、g各段，U3的19～21脚输出信号逐步点亮显示屏加热标志，反映出逐步加热的过程。VFD1显示屏1、2、22、23各脚为3V交流电压输入。

Claims (2)

1.一种快热式电热水器定温出水装置，包括电热水器(13)、显示控制部分(8)、进水温度传感器(6)、出水温度传感器(7)、霍尔水流量传感装置(9)以及微电脑智能控制系统，其特征在于：

a、在电热水器壳体上安装有温度显示屏(14)、温度设置部分(5)，

b、在电热水器进出水口部位分别安装进水温度传感器(6)、出水温度传感器

(7)，传感器采集的信号输入单片机U2；

c、霍尔水流量传感装置(9)则安装在进水口，由一个带多个磁块(17)的轮子(16)与轮子外侧安装的传感器(18)组成，传感器采集的信号输入单片机U2；

d、微电脑智能控制系统由单片机U2，稳压电源(1)，漏电、加热体过热报警电路(11)，霍尔水流量传感装置(9)，显示控制部分(8)和输出功率控制电路(3)组成，其中U2为可编程的单片机，稳压电源(1)、输出功率控制电路(3)、漏电、加热体过热保护电路(4)、进水温度传感器(6)、出水温度传感器(7)、霍尔水流量传感装置(9)、漏电探测装置(10)、漏电、加热体过热报警电路(11)均连接至U2，市电经防干烧保护(2)串联至电加热器RL1和可控硅VT1、VT2、变压器T1初级，U2输出信号给显示控制部分(8)，显示控制部分(8)包括温度显示屏(14)、温度设置部分(5)和U3，U3是VFD驱动电路。

2.据权利要求1所述的快热式电热水器定温出水装置，其特征在于：热水器的出水温度在32℃～55℃之间。

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