专利名称：自动变功率电热水器控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电热水器控制装置，尤其是一种家庭用电热水器的控制器，属于家用电器技术领域。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，电热水器已成为许多家庭不可或缺的常用家用电器。可是，由于电热水器的功率较大，通常为数千瓦，而目前家庭单元的最大用电负荷是固定的，因此在较多的家用电器同时使用时，普通电热水器的自动运行(启动)往往会造成用电负荷突然增大，并超过额定电负荷，结果造成跳闸断电，给使用者带来诸多不便。
申请人注意到，在电热水器自动化控制的不断改进过程中，出现了以申请日1998.10.23、申请号98225435.0，申请日2001.08.09、申请号01252975.3，以及申请日2001.08.09、申请号为01126436.5为代表的各种智能电热水器。这些智能热水器的控制器含有无线遥控电路，可以遥控实现有氧加热、即开即热、汽雾喷淋等各种控制功能，并能使电热功率多档选择，以适合季节温度变化，快速提供热水。然而这类新型的电热水器并未解决电热水器运行可能导致的跳闸断电问题。
实用新型内容本实用新型的要解决的技术问题是提出一种自动变功率电热水器控制器，在该控制器的控制作用下，电热水器应当能够自动根据家庭单元使用电器的负荷情况，在功率余量足够大时，充分发挥电热水器的加热能力，以最大加热功率迅速升温，使用户能及时使用热水；而在监测到超过单元负荷之前，自动降低热水器的功率，从而保证在允许的负荷下运行，避免超负荷断电。
为了解决以上技术问题，本实用新型的自动变功率电热水器控制器由采样监测电路和判断控制电路构成，所述采样监测电路包括安装在用户电源输入端的电流互感器和将电流互感器采样信号传递给判断控制电路的信号传输电路，所述判断控制电路包括信号接收解调电路、判断处理电路，以及外接电加热器件的功率变换控制电路，所述信号接收解调电路的输入端与所述采样监测电路中的信号传输电路通讯联系，其输出端接所述判断处理电路的输入端，所述判断处理电路的控制输出端接功率变换控制电路。
以上信号传输电路和信号接收解调电路的通讯联系可以是无线射频发射和接收电路、网络输入和接收电路、电力载波通讯输出和接收电路等各种无线和有线联系方式。
工作时，当用户供电总电路上的负载电流远小于家庭用电允许的额定值时，本实用新型的控制器允许电热水器的电加热器件以最大的加热功率迅速加热；当电流互感器监测到总电路中的用电负载电流接近家庭用电允许的额定值，有可能超负荷时，信号传输电路通过特定的通讯方式(例如无线射频通讯、电力载波通讯、网络、蓝牙技术、宽带无线通讯技术Wi-Fi等方式)将监测到的总用电电流信号传输到信号接收解调电路，进而输入到判断处理电路中进行判断，由该电路的控制输出端通过功率变换控制电路，自动降低热水器的加热功率(甚至停止加热)，从而保证用户家庭单元始终处于允许的用电符合范围内，避免出现突然跳闸断电等用电故障。
由此可见，本实用新型跳出了以往控制器设计只着眼于电热水器自身加热功能控制的框框，以简单实用的外部监测电路与内部控制电路的有机结合，实现了整个家庭用电功率的自动合理分配，科学地避免了使用电热水器引起的跳闸断电现象。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型一个实施例的采样监测电路原理图。
图2为
图1实施例的判断控制电路原理图。
具体实施方式
实施例一本实施例的自动变功率电热水器控制器由
图1的采样监测电路和图2的判断控制电路构成。
图1的采样监测电路包括电流互感器J1与采样处理芯片U1(PIC12F674)组成的采样电路，主要由射频发射集成块U2(RF104BM)及其外围器件构成的无线发射电路，以及向电路各部提供电能的并联电池组DC1、DC2供电电路。电流互感器J1的输出端接U1的3脚，再由该芯片的输出端7脚接作为无线发射电路输入端的U2芯片9脚，该U2芯片的7、8脚连接无线发射电路的发射天线。
上述供电电路的输出端经采样处理芯片U1通过两三极管T1、T2控制的自保持继电器JD1接射频集成块U2的工作电源端1脚，因此可以根据需要接通无线发射电路，避免电能的浪费。
图2的判断控制电路包括RF无线信号接收解调电路，MCU(Microprogrammed Control Unit微程序控制器)判断处理电路，以及功率变换控制电路。RF无线信号接收解调电路由接收天线J1’、集成块U1’(MICRF008MM)及其外围器件构成，MCU判断处理电路由MCU芯片U2’(MC68HC908QT2)及其外围器件构成，功率变换控制电路由通过三脚插座J2外接的电热水器加热器件控制电路(为现有技术，图中未示出)构成。其中，接收天线J1接RF无线信号接收解调电路的U1’输入端2脚，经该U1’芯片解调后，由输出端5脚接MCU判断处理电路的U2’芯片输入端5脚，MCU判断处理电路U2’芯片的输出端7脚通过三脚插座J2外接电热水器加热器件的控制电路。
接MCU芯片U2’接收端3脚的并联开关S2、S3构成电流设定选择电路，可以根据需要，设定本实用新型控制器的电流控制档次，从而使其具有更强的适应性。
使用时，将电流互感器安装在家庭单元的供电总电路上(通常安装在用户电表或总电源空气开关的下端子火线或零线处)。电流互感器采集的用户用电线路的总电流负荷信号实时通过无线射频通讯的方式，由无线发射电路发射出去，传送至电热水器中控制中的无线信号接收解调电路，进而由MCU判断处理电路判断采样信号值是否有可能超过预先设定的功率阈值，并据此决定电加热功率的增减，通过控制热水器控制电路来调节电热水器的加热功率，使热水器始终工作在用户供电线路允许的最大功率状态之下，避免跳闸断电。
此外，本实施例的采样监测电路和判断控制电路实际上分别安置在发射板和接收板上，并分别接有编程开关和对应的4芯编程接插口。安装后按以下步骤完成地址编码操作1.置发射板和接收板在编程位置，用一根4芯排线连接发射板和接收板。接通接收板工作电源，此时接收板上LED熄灭，随后产生20位随机地址码，并发送至发射板。当发送成功后，接收板上LED开始闪烁。此时断开接收板电源，断开连接排线，恢复发射板和接收板上的地址码开关位置。
2.先后接通接收板和发射板电源，绿色LED点亮。确认地址编码成功后，可以将发射板接入用户总用电线路，监测用户的用电功率，随时向热水器上的接收板发射信号控制热水器调整加热功率。
本实施例由于采用的无线射频通讯的衔接方式，因此成本经济，安装方便，性能可靠。
容易理解，本实施例自动变功率电热水器控制器也可以用于其他类似的家用电器。结果，既可以充分发挥家用电器最大的工作能力，又可以防止因其他电器的投入使用而造成跳闸引起使用的不便。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
权利要求1.一种自动变功率电热水器控制器，由采样监测电路和判断控制电路构成，其特征在于所述采样监测电路包括安装在用户电源输入端的电流互感器和将电流互感器采样信号传递给判断控制电路的信号传输电路，所述判断控制电路包括信号接收解调电路、判断处理电路，以及外接电加热器件的功率变换控制电路，所述信号接收解调电路的输入端与所述采样监测电路中的信号传输电路通讯联系，其输出端接所述判断处理电路的输入端，所述判断处理电路的控制输出端接功率变换控制电路。
2.根据权利要求1所述自动变功率电热水器控制器，其特征在于所述信号接收解调电路的输入端与所述采样监测电路中的信号传输电路通过无线通讯联系。
3.根据权利要求1所述自动变功率电热水器控制器，其特征在于所述信号接收解调电路的输入端与所述采样监测电路中的信号传输电路通过有线通讯联系。
4.根据权利要求2所述自动变功率电热水器控制器，其特征在于所述无线通讯为无线射频通讯、蓝牙技术、宽带无线通讯Wi-Fi方式中的一种。
5.根据权利要求3所述自动变功率电热水器控制器，其特征在于所述有线通讯为电力载波通讯、网络通讯中的一种。
6.根据权利要求5所述自动变功率电热水器控制器，其特征在于所述采样监测电路包括电流互感器与采样处理芯片组成的采样电路，主要由射频集成块及其外围器件构成的无线发射电路，以及向电路各部提供电能的供电电路；所述判断控制电路包括无线信号接收解调电路，MCU判断处理电路，以及功率变换控制电路，所述无线信号接收解调电路由集成块及其外围器件构成，所述MCU判断处理电路由MCU芯片及其外围器件构成，所述功率变换控制电路由电热水器加热器件继电器控制电路构成。
7.根据权利要求6所述自动变功率电热水器控制器，其特征在于所述供电电路的输出端经采样处理芯片通过两三极管控制的自保持继电器接射频电路的工作电源。
8.根据权利要求6所述自动变功率电热水器控制器，其特征在于还包括接所述MCU芯片接收端的并联开关构成的电流设定选择电路。
9.根据权利要求7或8所述自动变功率电热水器控制器，其特征在于所述采样监测电路和判断控制电路分别安置在发射板和接收板上，并分别接有编程开关和对应的编程接插口。
专利摘要本实用新型涉及一种自动变功率电热水器控制装置，属于家用电器技术领域。该控制器由采样监测电路和判断控制电路构成，所述采样监测电路包括安装在用户电源输出端的电流互感器和将电流互感器采样信号传递给判断控制电路的信号传输电路，所述判断控制电路包括信号接收解调电路、判断处理电路以及接电加热器件的功率变换控制电路，所述信号接收解调电路的输入端与所述采样监测电路中的信号传输电路衔接，其输出端接所述判断处理电路的输入端，所述判断处理电路的控制端功率变换控制电路。本实用新型以简单实用的外部监测电路与内部控制电路的有机结合，实现了整个家庭用电功率的合理分配，解决了使用电热水器引起跳闸断电的问题。
文档编号F24H9/20GK2716739SQ20042002419
公开日2005年8月10日 申请日期2004年1月12日 优先权日2004年1月12日
发明者丁威, 鞠平, 万华新, 邱步, 王晖 申请人:艾欧史密斯(中国)热水器有限公司