一种防干烧装置的制作方法

本发明涉及家电技术领域，尤其涉及一种防干烧装置。

背景技术：

即热式饮水机(热水器)是一种可以通过大功率发热元件来快速加热水流的饮水机(热水器)，主要通过电路控制水温、流速、功率等，使水温达到合适的需要温度；即热式饮水机(热水器)因其具有即开即热、能够数秒内启动加热的特点，而得到了广泛应用。

即热式饮水机(热水器)主要包括大功率发热体，电路温控系统、水泵或者(电磁阀)、功能固定架构件等。因为发热体的功率较大，常见的是单根2200w，3000w，甚至5000w等。目前应用广泛的是不锈钢厚膜发热管03，因不锈钢管壁厚薄，热量很快可以传递到水流中，因此效率非常高，但同时也给缺水保护带来困难。因为功率密度大，在干烧状态下发热管03能在5秒内达到或超过500℃，直接把发热管03烧毁。目前市场上大多的突跳保护开关等温度型的保护开关，都不能很好对发热管03进行保护，因为温度保护开关还没有反应过来，发热管03已经烧毁。因此如果能够通过其他方式解决干烧问题,便可大大提高即热式饮水机(热水器)的安全性能以及使用寿命。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种防干烧装置，其能提高即热式热水器的安全性能和使用寿命。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种防干烧装置，包括红外检测器tr、可调电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r7、运放oa、开关管、继电器ka、二极管d1和二极管d2；红外检测器tr包括接收器，以及与接收器相匹配的发射器；

发射器的一端通过电阻r2和第一电源连接，接收器的一端和运放oa的正向输入端均通过电阻r3和第一电源连接，可调电阻r1的可调端和运放oa的反相输入端连接，运放oa的输出端和电阻r4的一端均与二极管d2的阴极连接，二极管d2的阳极与开关管的控制端连接，二极管d1的阳极和继电器ka的线圈的一端均与开关管的输入端连接，继电器ka的触点端通过电阻r7与交流电源连接；

电阻r4的另一端、运放的电源端、可调电阻r1的一端、二极管d1的阴极和继电器ka的线圈的另一端和第一电源连接；发射器的另一端、接收器的另一端、开关管的输出端、mcu的地端、可调电阻r1的另一端和运放oa的地端均接地；外部的发热管通过继电器ka的触点端和交流电源连接。

作为优选，还包括mcu、电阻r5和电阻r6；

运放oa的输出端、电阻r4的一端和二极管d2的阴极均与mcu的输入端连接，mcu的输出端和电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端、二极管d2的阳极和电阻r6的一端均与开关管的控制端；mcu的电源端和第一电源连接，电阻r6的另一端接地。

作为优选，mcu还用于根据运放oa发送来的电平信号，发送警报信号至外部的控制面板。

作为开关管的一种实施方式，所述开关管为n沟道的场效应管q1，所述场效应管q1的栅极连接至二极管d2的阳极，二极管d1的阳极和继电器ka的线圈的一端均与场效应管q1的漏极连接，场效应管q1的源极接地。当然，开关管也可以采用p沟道的场效应管。

作为开关管的另一种实施方式，所述开关管为npn三极管，所述npn三极管的基极连接至二极管d2的阳极，二极管d1的阳极和继电器ka的线圈的一端均与npn三极管的集电极连接，npn三极管的发射极接地。当然，开关管也可以采用pnp三极管。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过红外检测器检测外部水管中水流信号，并通过水流信号控制外部发热管的工作状态，防止发热管发生干烧的危险，提高了即热式加热系统的安全性能和寿命。

附图说明

图1为本发明的即热式加热系统的结构示意图一；

图2为本发明的即热式加热系统的结构示意图二；

图3为本发明的防干烧装置的电路图。

图中：01、入水口；02、水泵；03、发热管；04、出水口；05、电路控制模块；11、接收器；12、发射器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

即热式加热系统，包括水路模块和电路控制模块05，如图1至2所示，水路模块包括入水口01、水泵02、发热管03和出水口04；电路控制模块05包括控制模块、数据采集模块、防干烧装置、控制面板和电源。入水口01、发热管03和出水口04依次连接，水泵02用于控制水流从入水口01进入，经过发热管03从出水口04流出；水流方向如图1中的箭头指向所示。

数据采集模块用于采集水路模块中的进水温度、出水温度和出水容量信号，以及用于采集电源的电压信号，并将采集信号发送至控制模块；采集信号包括电压信号、进水温度、出水温度和出水容量信号。

具体的，数据采集模块采集水容量信号的过程可以是但不限于：检测出水口04的水流速度(例如水流传感器)，以及根据出水口04的截面面积进行计算。

防干烧装置用于采集入水口01中的水流信号，并将水流信号发送至控制模块。

控制面板用于将用户输入的控制信号发送至控制模块，控制信号包括出水温度、出水容量信号和开关控制信号等。

控制模块用于根据控制信号控制水泵02和/或发热管03的工作状态；还用于根据水流信号控制发热管03的工作状态；以及根据采集信号控制水泵02和/或发热管03的工作状态。

其中，发热管03为不锈钢厚膜发热管03，入水口01的进水温度通常为5℃～45℃，水流在发热管03中被迅速加热，当水流到达出水口04时，出水口04中的出水温度为95℃；整个过程是连续工作，源源不断生产开水。

电源为整个系统进行供电。电源提供ac交流电源和控制器需要的直流dc电源。用户通过选择控制面板的功能，比如需要饮用开水(国家规定饮用开水的标准是92℃以上)，用户只需要在控制面板的温度选择按钮上选择需要的温度，然后再选择需要的出水的容量(比如200ml)，再双击控制面板的工作出水的按钮，控制模块接收到用户的控制信号后，马上收集电压信号、进水温度，控制发热管03和水泵02的工作状态；具体的，发热管03通电优先，直到出水温度大于92℃以后，水泵02才开始正常运转，出水口04流出源源的开水。在即热式开水器的工作过程中，muc实时采集相关的采集信号，合理控制发热管03的运行功率和水泵02的流量。确保出水温度和容量达到用户选择的目标值。

采用不锈钢厚膜发热管03作为换热元件，电热转换效率大于98％；传热速度快，从25℃到95℃的开水，只需要3秒时间；功率衰减低，因采用钯银等稀土合金经过高温制成的不锈钢厚膜发热管03，其功率的衰减几乎为零；在产品寿命方面，正常使用超过10000小时的寿命。综合评测具有效率高、加热速度快、功率衰减低、使用寿命长的优点。

如图3所示，控制模块为mcu，电源包括第一电源和交流电源；第一电源为直流电源；

防干烧装置包括红外检测器tr、可调电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、运放oa、n沟道的场效应管q1(其主要实现开关功能，当然也可以三极管，例如npn三极管，或者可控硅等其他开关管也均可实现其功能)、继电器ka、二极管d1、二极管d2。红外检测器tr包括接收器11，以及与接收器11相匹配的发射器12。

发射器12的一端通过电阻r2和第一电源连接，接收器11的一端和运放oa的正向输入端均通过电阻r3和第一电源连接，可调电阻r1的可调端和运放oa的反相输入端连接，运放oa的输出端、电阻r4的一端和二极管d2的阴极均与mcu的输入端连接，mcu的输出端和电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端、二极管d2的阳极和电阻r6的一端均与场效应管q1的栅极(或者npn三极管的基极)连接，二极管d1的阳极和继电器ka的线圈的一端均与场效应管q1的漏极(或者npn三极管的集电极)连接，继电器ka的触点端通过电阻r7与交流电源连接。

电阻r4的另一端、mcu的电源端、运放的电源端、可调电阻r1的一端、二极管d1的阴极和继电器ka的线圈的另一端和第一电源连接；发射器12的另一端、接收器11的另一端、电阻r6的另一端、场效应管q1的源极(或者npn三极管的发射极)、mcu的地端、可调电阻r1的另一端和运放oa的地端均接地。

发热管03通过继电器ka的触点端和交流电源连接。

通过水对红外线的吸收原理，水会吸收红外线，因为水分子是可以振动和转动的，振动和转动一般来说能量比较低，因而能级跃迁时吸收的能量也比较低，即低频率的光，这部分频率刚好位于红外光区，目前本防干烧装置使用的红外线波长段在750nm～1500nm频段。

防干烧装置的工作原理为：通过可调电阻r1的可调端来设置入水口01中的水流正常以及缺水状态的预设电阻值。红外检测器tr的发射端发送红外信号至入水口01，入水口01中的水流吸收部分红外信号，并发送反馈红外信号至红外检测器tr的接收端，并将反馈红外信号发送至运放oa的正向输入端。水流信号和预设电阻值经过运放oa的比较后，输出电平信号；如果入水口01中的水流正常，则电平信号为高电平，二极管d2截止，场效应管q1(或者三极管)导通，继电器ka的线圈励磁，继电器ka的触点闭合；如果入水口01中的水流是缺水状态，则电平信号为低电平，此时a点的电压低于b点的电压，二极管d2导通，b点的电压随即下降，即场效应管q1的栅极(或者npn三极管的基极)阈值电压降低，进而导致场效应管q1(或者三极管)截止，继电器ka的线圈失磁，继电器ka的触点断开，从而交流电源你无法为发热管03供电，发热管03停止工作。

当mcu采集到运放oa输出的低电平时，mcu输出低电平，使得电阻r5和电阻r6失电，继而导致场效应管q1的栅极(或者npn三极管的基极)阀值电压降低，场效应管q1(或者三极管)截止，继电器ka的线圈失磁，继电器ka的触点断开，从而交流电源你无法为发热管03供电，发热管03停止工作。同时mcu的程序进入报警模式，发送警报信号至控制面板，提醒用户已经发生缺水故障，需要断电才可以消除报警；且mcu进入锁定状态，整个控制系统均不能操作。

本发明的优点在于通过防干烧装置和控制模块实现了在时间上可以做到一旦发现缺水故障时候，10ms内就可以断开继电器硬件电路，mcu在100ms内实现断电、报警、锁机等连锁操作；很好的保护了发热管03的干烧危险，大大的提高了即热型饮水机(热水器)的使用安全性能和寿命。

入水口01的管道为透明管道，以使红外信号可以被水流吸收。需要说明的是，红外检测器tr不仅可以用来检测入水口01中的水流信号，也可以检测入水口01到发热管03之间的水管之间的水流信号，该水管也为透明管道。

在防干烧技术方面，采用新型的无接触式的红外线测量水流技术，响应速度快，基本能做到继电器机械断电的极速时间，能做到10ms以内完成。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。