热水器电路及热水装置的制作方法

本实用新型涉及热水工程领域，特别涉及热水器电路及热水装置。

背景技术：

目前，电热水器大部分采用浸入水中的加热管对水进行加热，但是，现有的热水器不管进水水温多高，都会采用固定设置的加热功率，导致使用者在使用时并不能够对出水水温进行合适的判断，同时，即使是进水水温一样，在进水水速不同的时候出水的水温也是不一样，使用者在设定了某一温度后很容易因为出水水温不同于设定的水温而有不好的使用体验。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种热水器电路，其能够根据水温、水速调节发热管的功率，进而获得合适温度的水。

本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：

一种热水器电路，其包括：交流电源、发热管、水速检测电路、温度检测电路、控制器以及功率调节电路，所述温度检测电路和水速检测电路的输出端均连接至控制器的输入端，用于分别向控制器发送水速检测信息和温度检测信息，所述交流电源的输出端连接至发热管，为所述发热管供电，所述控制器的控制端通过功率调节电路连接至发热管，用于通过功率调节电路调节发热管的发热功率。

进一步地，所述温度检测电路包括电阻R10、热敏电阻NTC1以及电容C8，所述电阻R10和热敏电阻NTC1串联后的一端连接至一辅助直流电源上，另一端接地，所述电容C8和热敏电阻NTC1并联，所述电阻R10和热敏电阻NTC1之间形成所述温度检测电路的输出端。

进一步地，所述水速检测电路包括流速传感器、电阻R17、电阻R18和电容C11，所述流速传感器的电源端连接至一辅助直流电源上，所述电容C11的两端分别连接至流速传感器的电源端和接地端，所述流速传感器的接地端接地，所述流速传感器的输出端通过电阻R18连接至控制器的输入端，所述电阻R17的一端连接至流速传感器的电源端，另一端连接至电阻R18和流速传感器的输出端之间。

进一步地，所述功率调节电路包括开关管和双向可控硅UD1，所述双向可控硅UD1的输入端和输出端分别连接至交流电源和发热管，所述双向可控硅UD1的控制极连接至开关管的输出端，所述开关管的输入端连接至所述控制器的控制端。

进一步地，所述开关管为NPN三极管Q2，所述功率调节电路还包括电阻R28、电阻R29、电阻R27、光电耦合器OP1、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26和压敏电阻RV2，所述压敏电阻RV2并联至双向可控硅UD1的两端，所述控制器的控制端经由电阻R28连接至所述NPN三极管Q2的基极，所述电阻R29的两端分别连接至NPN三极管Q2的基极和发射极，所述光电耦合器OP1的第一输入端通过电阻R27连接至一辅助直流电源上，所述光电耦合器OP1的第二输入端连接至NPN三极管Q2的集电极，NPN三极管Q2的发射极接地，所述光电耦合器OP1的第一输出端经由电阻R23和电阻R24连接至双向可控硅UD1的输入端，所述光电耦合器OP1的第二输出端经由电阻R25和电阻R26连接至双向可控硅UD1的输出端，所述光电耦合器OP1的第二输出端还与双向可控硅UD1的控制极连接。

进一步地，所述热水器电路还包括过零检测电路，所述过零检测电路包括电阻R19、电阻R20、二极管D2、光电耦合器OP2、电阻R21、电阻R22和电容C10，所述电阻R19的一端连接至交流电源，所述电阻R19的另一端通过电阻R20连接至光电耦合器OP2的第一输入端，所述光电耦合器OP2的第二输入端接地，所述二极管的负极和正极分别连接至光电耦合器OP2的第一输入端和第二输入端，所述光电耦合器OP2的第一输出端通过电阻R21连接至一辅助直流电源上，所述光电耦合器OP2的第二输出端连接至控制器的过零检测端，所述电阻R22和电容C10串联后的一端接地，另一端连接至光电耦合器OP2的第二输出端。

进一步地，所述热水器电路还包括漏电检测电路和电源开关电路；所述漏电检测电路的输出端经由控制器连接至电源开关电路，所述漏电检测电路用于检测交流电源是否漏电，以在交流电源漏电时由控制器通过电源开关电路控制交流电源断开；

所述漏电检测电路包括漏电保护芯片IC2、零序电流互感器ZCT、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C7、电阻RP、电容C6、电阻R19、NPN三极管Q3、电容C4、电容C5、电解电容EC4、稳压二极管ZD1、电阻R5和电阻R5X，所述漏电保护芯片IC2为S54123型漏电保护器，所述零序电流互感器ZCT套于交流电源上，所述零序电流互感器ZCT的第一输出端连接至S54123型漏电保护器的第1引脚，所述零序电流互感器ZCT的第二输出端经由电阻RP连接至S54123型漏电保护器的第2引脚，所述电阻R8和电阻R9串联后的两端连接至零序电流互感器ZCT的两个输出端上，所述电阻R7的两端连接至零序电流互感器ZCT的两个输出端上，所述电容C7的两端分别连接至S54123型漏电保护器的第1引脚和接地，所述S54123型漏电保护器的第3引脚接地，所述S54123型漏电保护器的第4引脚和第5引脚均通过电容C6后接地；所述电阻R5和电解电容EC4串联后的一端连接至一辅助直流电源上，另一端接地，所述电阻R5X和稳压二极管ZD1串联后的一端连接至辅助直流电源上，另一端接地；所述S54123型漏电保护器的第8引脚连接至电阻R5和电解电容EC4之间，所述S54123型漏电保护器的第8引脚还连接至电阻R5X和稳压二极管ZD1之间，所述S54123型漏电保护器的第7引脚经由电容C5后接地，所述S54123型漏电保护器的第6引脚经由电容C4和电容C5后接地，所述电阻R6的一端连接至电容C4和电容C5之间，所述电阻R6的另一端连接至NPN三极管Q3的基极，所述NPN三极管Q3的集电极连接至控制器的漏电检测端，所述NPN三极管Q3的发射极接地；

所述电源开关电路包括电阻R16、NPN三极管Q1、二极管D1、继电器，所述继电器包括继电器线圈以及与所述继电器线圈配合的常开触点，所述常开触点连接至交流电源和发热管之间，所述NPN三极管Q1的基极经由电阻R16连接至控制器的漏电控制端，所述NPN三极管Q1的发射极接地，所述NPN三极管Q1的集电极经由继电器线圈连接至辅助电源上，所述二极管D1并联在继电器线圈上。

本实用新型的目的之二在于提供一种热水装置，其能够根据水温、水速调节发热管的功率，进而获得合适温度的水。

本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：

一种采用上述的热水器电路实现的热水装置，其包括进水管、加热水箱、出水主管、三通电磁阀、龙头管道、第三出水管、水龙头以及收集器，所述发热管位于加热水箱中，所述温度检测电路和水速检测电路均安装于进水管中，所述加热水箱的进水口与进水管连通，所述加热水箱的出水口通过出水主管连接到三通电磁阀的进水口，三通电磁阀的第一出水口通过龙头管道与水龙头连接，三通电磁阀的第二出水口通过第三出水管与收集器连通。

进一步地，所述龙头管道包括第一出水管和第二出水管，所述第一出水管的一端与三通电磁阀的第一出水口连通，所述第二出水管的一端与水龙头连通，在第一出水管和第二出水管之间设置一缓冲水箱，第一出水管和第二出水管的另一端分别与缓冲水箱的进水口和出水口连通，所述温度检测电路为两个，分别为进水温度检测电路和出水温度检测电路，所述进水温度检测电路安装于进水管上，所述出水温度检测电路安装于第二出水管上。

进一步地，所述进水管包括第一进水子管、第二进水子管以及第三进水子管，其中，第一进水子管通过第二进水子管、第三进水子管与加热水箱的进水口连通，所述第二进水子管位于收集器中，所述进水温度检测电路和水速检测电路均安装于第三进水子管上；

在第三进水子管、第二出水管以及第三出水管上分别安装有第一隔电墙、第二隔电墙和第三隔电墙，其中，所述进水温度检测电路和水速检测电路位于第一隔电墙和加热水箱之间的第三进水子管上；所述出水温度检测电路安装于第二隔电墙和缓冲水箱之间的第二出水管上。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

检测进水温度，进水水温过高时电压信号会发生改变，根据检测到的电压信号的变化判断进水温度并调整加热功率；同时，对进水水速进行检测，进水水速不同时会产生不同占空比的高低电平，根据脉冲信号占空比判断进水水速快慢并调整加热功率；根据进水温度及进水水速对出水水温进行调整，使出水水温控制在预设范围内，从而避免热水器出水水温过高或过低的情况，达到得到合适温度的水的目的。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的热水装置示意图；

图2为控制器的电路原理图；

图3为温度检测电路的电路原理图；

图4为水速检测电路的电路原理图；

图5为三通电磁阀的控制电路原理图；

图6为过零检测电路、功率调节电路以及电源开关电路的电路原理图；

图7为漏电检测电路的电路原理图。

其中：11、第一进水子管；12、第二进水子管；13、第三进水子管；14、第一隔电墙；15、水速检测电路；16、进水温度检测电路；17、发热管；18、温控开关；19、回流管；20、三通电磁阀；21、第一出水管；22、缓冲水箱；23、出水温度检测电路；24、第二隔电墙；25、第二出水管；26、水龙头；27、第三出水管；28、第三隔电墙；29、收集器；30、电源开关电路；31、过零检测电路；32、功率调节电路。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

请参照图1所示，一种热水装置，其包括进水管、加热水箱、出水主管、三通电磁阀20、龙头管道、第三出水管27、水龙头26以及收集器29，发热管17位于加热水箱中，所述温度检测电路和水速检测电路15均安装于进水管中，所述加热水箱的进水口与进水管连通，所述加热水箱的出水口通过出水主管连接到三通电磁阀20的进水口，三通电磁阀20的第一出水口通过龙头管道与水龙头26连接，三通电磁阀20的第二出水口通过第三出水管27与收集器29连通，收集器29还可以设置一个开口，该开口位于水龙头26的下侧。加热水箱上还设置有回流出口和回流入口，其中回流出口和回流入口通过回流管19进行连通，回流管主要用于二次加热。

其是通过热水器电路来实现热水温度控制，其中，热水器电路包括交流电源、发热管17、水速检测电路15、温度检测电路、控制器以及功率调节电路32，所述温度检测电路和水速检测电路15的输出端均连接至控制器的输入端，用于分别向控制器发送水速检测信息和温度检测信息，所述交流电源的输出端连接至发热管17，为所述发热管17供电，所述控制器的控制端通过功率调节电路32连接至发热管17，用于通过功率调节电路32调节发热管17的发热功率。

具体的，通过进水管上的温度检测电路和水速检测电路15来对进水的水温和水速进行检测，然后根据进水水温和水速经由控制器通过功率调节电路32来调节发热管17的加热功率，进而使得加热水箱输送的热水达到一个稳定的合适的温度。

控制器可以采用普通单片机实现，例如图2中示出的控制器IC3可以采用PIC16F685/687/689/690系列单片机中的一种，其外围电路以及与其他热水器电路中的部分连接如图2所示。

请参照图3所示，温度检测电路包括电阻R10、热敏电阻NTC1以及电容C8，所述电阻R10和热敏电阻NTC1串联后的一端连接至一辅助直流电源上，另一端接地，所述电容C8和热敏电阻NTC1并联，所述电阻R10和热敏电阻NTC1之间形成所述温度检测电路的输出端。

龙头管道包括第一出水管21和第二出水管25，所述第一出水管21的一端与三通电磁阀20的第一出水口连通，所述第二出水管25的一端与水龙头26连通，在第一出水管21和第二出水管25之间设置一缓冲水箱22，缓冲水箱22用于温度出口热水的水流和温度，第一出水管21和第二出水管25的另一端分别与缓冲水箱22的进水口和出水口连通。温度检测电路为两个，分别为进水温度检测电路16和出水温度检测电路23，二者的电路相同，其中，所述进水温度检测电路16安装于进水管上，所述出水温度检测电路23安装于第二出水管25上。安装时，可以只将热敏电阻安装于进水管或第二出水管25中，其余电路通过PCB板与控制器安装在一起，也可以是将整个温度检测电路安装于进水管或第二出水管25中。

温度检测电路利用热敏电阻NTC1与精密电阻R10进行分压，当温度发生变化时，电压信号跟随变化，通过分析该信号，结合热敏电阻的RT表来判断温度值，对于进水温度检测电路16而言，进水温度较高时，需适当降低发热管17的加热功率，进水温度较低时，则要提高发热管17的加热功率。对于出水温度检测电路23而言，其作用有2个：一是与进水温度检测相似，当出水温度较低时，提高发热管17的加热功率，出水温度较高时，降低发热管17的加热功率，同时，其另外一个作用在于，当出水温度较高时，通过控制器控制三通电磁阀20的驱动电路使得三通电磁阀20的进水口和第二出水口连通，从而防止使用水龙头26时造成烫伤的情况发生。

请参照图5所示，三通电磁阀20的驱动电路包括电阻R30、电阻R31和NPN三极管Q4，其中，控制器的三通电磁阀20控制端Water_D端通过电阻R30连接至NPN三极管Q4的基极，电阻R31连接至NPN三极管Q4的基极和发射极之间，NPN三极管Q4的发射极接地，NPN三极管Q4的集电极经由三通电磁阀20的线圈连接至辅助直流电源上。当出水温度适当时，控制器的控制端Water_D处于高电平时，NPN三极管Q4导通，三通电磁阀20励磁，此时出水主管与缓冲水箱22连通。当出水温度过高时，控制器的控制端Water_D处于低电平时，三通电磁阀20失磁，出水主管与第三出水管27连通。

请参照图4所示，水速检测电路15包括流速传感器、电阻R17、电阻R18和电容C11，所述流速传感器的电源端连接至一辅助直流电源上，所述电容C11的两端分别连接至流速传感器的电源端和接地端，所述流速传感器的接地端接地，所述流速传感器的输出端通过电阻R18连接至控制器的输入端，所述电阻R17的一端连接至流速传感器的电源端，另一端连接至电阻R18和流速传感器的输出端之间。同样地，可以只将流速传感器安装于进水管中，其余部分安装于PCB板上。流速传感器中有水流经过时，会产生不同占空比的高低电平，水速越快，高电平占空比越多，反之则低电平占空比越多。控制器通过输入端Water_S对该信号进行分析，从而判断水速的快慢。水速快时，需提高发热管17的加热功率，反之则要降低发热管17的加热功率。

进水管包括第一进水子管11、第二进水子管12以及第三进水子管13，其中，第一进水子管11通过第二进水子管12、第三进水子管13与加热水箱的进水口连通，所述第二进水子管12位于收集器29中，所述进水温度检测电路16和水速检测电路15均安装于第三进水子管13上。这样设置的目的是将进入加热水箱的水与废水进行热交换，以提高进水水温，降低发热管17的加热功率，节省能源。

在第三进水子管13、第二出水管25以及第三出水管27上分别安装有第一隔电墙14、第二隔电墙24和第三隔电墙28，其中，所述进水温度检测电路16和水速检测电路15位于第一隔电墙14和加热水箱之间的第三进水子管13上；所述出水温度检测电路23安装于第二隔电墙24和缓冲水箱22之间的第二出水管25上。隔电墙的目的在于去电，防止发热管17漏电时通过进水管或出水管对使用者造成人身伤害。另外，在加热水箱的上方可以设置一个温控开关18，该温控开关18的作用在于当发热管17发送异常时，可以手动切断电源，保护整机安全。

功率调节电路32主要包括开关管和双向可控硅UD1，所述双向可控硅UD1的输入端和输出端分别连接至交流电源和发热管17，所述双向可控硅UD1的控制极连接至开关管的输出端，所述开关管的输入端连接至所述控制器的控制端。

具体的，请参照图6所示，所述开关管为NPN三极管Q2，所述功率调节电路32还包括电阻R28、电阻R29、电阻R27、光电耦合器OP1、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26和压敏电阻RV2，所述压敏电阻RV2并联至双向可控硅UD1的两端，所述控制器的控制端经由电阻R28连接至所述NPN三极管Q2的基极，所述电阻R29的两端分别连接至NPN三极管Q2的基极和发射极，所述光电耦合器OP1的第一输入端通过电阻R27连接至一辅助直流电源上，所述光电耦合器OP1的第二输入端连接至NPN三极管Q2的集电极，NPN三极管Q2的发射极接地，所述光电耦合器OP1的第一输出端经由电阻R23和电阻R24连接至双向可控硅UD1的输入端，所述光电耦合器OP1的第二输出端经由电阻R25和电阻R26连接至双向可控硅UD1的输出端，所述光电耦合器OP1的第二输出端还与双向可控硅UD1的控制极连接。

热水器电路还包括过零检测电路31，所述过零检测电路31包括电阻R19、电阻R20、二极管D2、光电耦合器OP2、电阻R21、电阻R22和电容C10，所述电阻R19的一端连接至交流电源，所述电阻R19的另一端通过电阻R20连接至光电耦合器OP2的第一输入端，所述光电耦合器OP2的第二输入端接地，所述二极管的负极和正极分别连接至光电耦合器OP2的第一输入端和第二输入端，所述光电耦合器OP2的第一输出端通过电阻R21连接至一辅助直流电源上，所述光电耦合器OP2的第二输出端连接至控制器的过零检测端，所述电阻R22和电容C10串联后的一端接地，另一端连接至光电耦合器OP2的第二输出端。

过零检测电路31中，电阻R19、R20用于分压，保护光电耦合器OP2。当交流电临近零点时，光电耦合器OP2输出端关闭截止，检测通道ZERO处于低电平状态。当交流电使光电耦合器OP2正常导通时，ZERO则得到一个高电平。

功率调节电路32中，控制器的控制端RT1输出高电平时，NPN三极管Q2导通，使得光电耦合器OP1开始导通工作，在电阻R23、R24，R26、R25的分压下，触发双向可控硅UD1的门级，从而使双向可控硅UD1可控硅进入工作状态。每当检测到过零时，通过改变双向可控硅UD1的导通角来控制发热管17的功率，从而改变出水温度。

另外，在本实用新型较佳的实施例中，所述热水器电路还包括漏电检测电路和电源开关电路30；所述漏电检测电路的输出端经由控制器连接至电源开关电路30，所述漏电检测电路用于检测交流电源是否漏电，以在交流电源漏电时由控制器通过电源开关电路30控制交流电源断开；

请参照图7所示，漏电检测电路包括漏电保护芯片IC2、零序电流互感器ZCT、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C7、电阻RP、电容C6、电阻R19、NPN三极管Q3、电容C4、电容C5、电解电容EC4、稳压二极管ZD1、电阻R5和电阻R5X，所述漏电保护芯片IC2为S54123型漏电保护器，所述零序电流互感器ZCT套于交流电源上，所述零序电流互感器ZCT的第一输出端连接至S54123型漏电保护器的第1引脚，所述零序电流互感器ZCT的第二输出端经由电阻RP连接至S54123型漏电保护器的第2引脚，所述电阻R8和电阻R9串联后的两端连接至零序电流互感器ZCT的两个输出端上，所述电阻R7的两端连接至零序电流互感器ZCT的两个输出端上，所述电容C7的两端分别连接至S54123型漏电保护器的第1引脚和接地，所述S54123型漏电保护器的第3引脚接地，所述S54123型漏电保护器的第4引脚和第5引脚均通过电容C6后接地；所述电阻R5和电解电容EC4串联后的一端连接至一辅助直流电源上，另一端接地，所述电阻R5X和稳压二极管ZD1串联后的一端连接至辅助直流电源上，另一端接地；所述S54123型漏电保护器的第8引脚连接至电阻R5和电解电容EC4之间，所述S54123型漏电保护器的第8引脚还连接至电阻R5X和稳压二极管ZD1之间，所述S54123型漏电保护器的第7引脚经由电容C5后接地，所述S54123型漏电保护器的第6引脚经由电容C4和电容C5后接地，所述电阻R6的一端连接至电容C4和电容C5之间，所述电阻R6的另一端连接至NPN三极管Q3的基极，所述NPN三极管Q3的集电极连接至控制器的漏电检测端，所述NPN三极管Q3的发射极接地；

请参照图6所示，电源开关电路30包括电阻R16、NPN三极管Q1、二极管D1、继电器，所述继电器包括继电器线圈以及与所述继电器线圈配合的常开触点，所述常开触点连接至交流电源和发热管17之间，所述NPN三极管Q1的基极经由电阻R16连接至控制器的漏电控制端，所述NPN三极管Q1的发射极接地，所述NPN三极管Q1的集电极经由继电器线圈连接至辅助电源上，所述二极管D1并联在继电器线圈上。

漏电检测电路由VCC直流电压进行供电，以漏电保护芯片IC2为检测控制单元，通过放大漏电检测接口处的电压信号，判断是否发生漏电。当零序电流互感器上火线发生漏电时，漏电保护芯片IC2的第7引脚产生一个高电平触发NPN三极管Q3，使检测信号q_sense被强行拉至低电平。控制器IC3当检测到漏电检测端q_sense是低电平时，通过输出低电平给漏电控制端Relay，使电源开关电路30中的继电器断开发热管17的交流电源。

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实用新型权利要求的保护范围之内。