专利名称：电热水器控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热水器控制装置，具体地说是一种电热水器控制装置。
目前，电热水器上的控制装置多为机械式且只有温度控制功能，人机界面差，不能直观显示机器工作状态，功能单一，控制精度低(误差在5℃)，自动化程度不高。
本实用新型的目的在于提供一种人机界面好、有直观中文信息显示、功能多、控制精度高、自动化程度高的电热水器控制装置。
本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的本实用新型的电热水器控制装置包括有温度识别电路、电网电压识别电路、时钟产生电路、水位信号输入电路、放水信号输入电路、漏电识别电路、主回路控制电路、液晶显示屏、电源电路、发光管驱动电路以及中央控制器，其中温度识别电路由受控电源、温度传感器(Ry)和电阻(R20)构成，其中受控电源包括电源(VDD)、三极管(BG2)、和电阻(R18)、设置在热水器水箱中的温度传感器(Ry)感应的温度变化信号经过其与电阻(R20)分压后被送至中央控制器(CPU)，该信号由中央控制器转换成数字信号后显示于液晶显示屏(LCD)上；电网电压识别电路由变压器(T1)、电阻(R48、R50)构成，电网电压经变压器(T1)降压后再由电阻(R48、R50)分压，由电阻(R48)取得的电网电压的模拟信号被送入中央控制器(CPU)，经该中央控制器(CPU)转换成数字信号，如为欠压则以中文显示于液晶(LCD)上；时钟产生电路由振荡器(XT)、电阻(R2)和电容(C1、C2)构成，振荡器所产生的振荡信号被送至中央控制器(CPU)，经其分频后产生用于显示时间信息的时钟计数脉冲信号，该信号被显示于液晶屏上；水位信号输入电路由三极管(BG6)、电阻(R48、R42、R41)构成，由水位插头产生的水位信号被送至三极管(BG6)的基极，经三极管(BG6)反相后，从其集电极输出，经过反相的信号又被送至中央控制器(CPU)，由中央控制器(CPU)依反相信号电平的高低判断电热水器水箱水位的高低或有无，如为缺水，则以中文显示于液晶(LCD)上；放水信号输入电路，由热水器混水阀上的微动开关的通断变化所产生的通断信号经电阻(R35)被送至中央控制器(CPU)，由该中央控制器，依据输入信号电平的高低来判断系统是否处于放水状态，是否需指令主回路切断加热管电源，系统是否应处于保护状态，并由液晶显示屏(LCD)以中文显示保护信息；
漏电识别电路由交流互感器(LX)、快速漏电电路(IC4)、三极管(BG8)、电容(C4、C5、C6、C7)和电阻(R44、R45、R46、R47)构成，由交流互感器(LX)产生的系统漏电感应信号被送入快速漏电电路(IC4)，经其处理后输出，再经电阻(R46)和三极管(BG8)、最后被送至中央控制器(CPU)，由中央控制器(CPU)识别和处理，并将漏电信息以中文显示在液晶屏(LCD)上；主回路控制电路由三极管(BG9)、电阻(R51)、主继电器(RA)和二极管(D12)构成，中央控制器(CPU)的控制信号由其2脚送给主继电器(RA)并控制主继电器(RA)的通断，主继电器(RA)的输出端(P3、P4)与电热管相接，从而控制电热管的通断；液晶显示屏(LCD)，接有两组分压电阻(R7～R14和R21～R30)，其1～5脚依次分别与中央控制器(CPU)的18～22脚相接，6～16脚依次分别与中央控制器(CPU)的13～3脚相接；电源电路由变压器(T1)、桥式整流器(BT)、滤波电容(CD7、CD6)和稳压电路(IC3)构成，AC220V市电依次经变压器(T1)降压、桥式整流器(BT)整流、电容(CD7)滤波、稳压电路(IC3)稳压、最后再经电容CD6滤波，变成系统所需的直流工作电压(Vcc)；发光管驱动电路保括红色发光管(L1)、绿色发光管(L2)和电阻(R16、R19)构成，由温度传感器(Ry)产生的水温变化信号传送给中央控制器(CPU)，由中央控制器(CPU)发出指令信号，并通过电阻(R16、R19)分别驱动红色发光管(L1)、绿色发光管(L2)发光。
本实用新型有以下优点1、功能全，不仅有温度控制功能，还有漏电、欠压、缺水等多重保护功能，在出现漏电、电压过低、水箱缺水及用户放水而使热水器处于强制性保护状态时，液晶显示屏上会及时以中文显示上述信息，提请用户注意。
2、由于采用单片机(CPU)作为中央控制器，控制精度大大提高。
以下结合附图
和实施例，对本实用新型作进一步详细说明图一是本实用新型的电热水器控制装置的电原理示意图；图二是电热水器控制装置的电源原理示意图；温度识别电路由受控电源(由图中电源VDD、三极管BG2和BG2的基极电阻R18组成)、温度传感器Ry(热敏电阻)和固定电阻R20等构成。由热敏电阻构成的温度传感器Ry通过接插件J2接人系统，Ry一端通过J2的“2”端连接受控电源，Ry的另一端通过J2的“1”端与固定电阻R20的一端相连并共同接人CPU(单片微处理器电路-MC68HC705P9)的“16”脚。使用时，Ry置于电热水器的水箱中，R20与Ry分压后取得由Ry引入的反映温度变化情况的模拟信号并送到CPU的A/D(模数转换)接口的“16”脚，经过A/D转换为数字信号，为CPU所识别，CPU即将识别结果，即水箱温度通过液晶显示电路显示于LCD(液晶显示屏)上。
电网电压识别电路由变压器(T1)、电阻(R48、R50)构成，电网电压(如图AC220V)经变压器T1降压，通过一对固定电阻(R48，R50)采样，其中电阻R48连到变压器T1次级，电阻R50接地。R48与R50分压后，电阻R48取得的模拟信号(电网电压信号)通过接插件J6、J7(J6、J7用跨接线相连)的“6”脚送入CPU的A/D口(17脚)，经过A/D转换，变成数字信号为CPU所识别(即识别电网电压的高低)，并将有关电网电压信息(如欠压)通过液晶显示电路显示于LCD上。
时钟为系统计时之用，时钟输入与产生电路由图中晶体振荡器(XT)、电阻(R2)和电容(C1、C2)组成的振荡器构成，晶振XT与CPU的26、27脚相连，上电后，晶振以一定的频率起振，振荡信号经26、27脚输入CPU，经CPU分频后，产生时钟计数脉冲信号，作为系统时钟。系统的时间信息(如北京时间、用户预约的用水时间--早晨供水，中午供水，晚上供水)通过液晶显示电路显示于LCD上。
水位信号输入与判别电路由三极管BG6和电阻R41、R42、R48组成。电热水器上有水位插头，通过接插件J1，J1的一端“1”接电源VDD，J1的另一端“2”接下拉电阻R41和三极管BG6的基极。水位信号通过J1经三极管基极输入三极管BG6，信号经三极管BG6反相后，从BG6的集电极电阻R42输出并送入CPU的13脚，CPU则根据该输入信号电平的高低判别电热水器水箱水位的高低或有无，并将“缺水”信息通过液晶显示电路显示于LCD上。
放水信号输入电路，热水器混水阀上装有一微动开关，其用连线与接插件J4相连。当用户使用热水器时，此开关的通断状态发生变化。该开关通断信号通过J4及与J4“2”端相连的电阻R35送人CPU的“12”脚，CPU则根据该输入信号电平的高低判断系统是否处于放水(用水)状态。当系统处于放水状态，CPU指令主回路切断加热管电源，使系统处于“保护”状态，并将“保护”信息通过液晶显示电路显示于LCD上。
漏电识别主要由交流互感器(LX)、快速漏电电路IC4(M54123L)及三极管BG8、电容C4、C5、C6、C7和电阻R44、R45、R46、R47等组成的电路来实现。当系统中产生漏电时，交流互感器即产生感应信号，该信号由交流互感器输出至IC4的“1”“2”脚，通过IC4的作用，由IC4的“4”脚输出，经过R46和BG8，再由J7的第5脚输出通过J7与J6间连接线，通过J6的第5脚，最后将该漏电信号送人CPU的“2”脚，由CPU进行识别与处理，并据此发出相应指令信号，使蜂鸣器呜叫报警，使主回路继电器断开，以切断电源等，并将“漏电”信息通过液晶显示电路显示于LCD上。
控制键盘供用户操作使用，其由五个按键构成，即S1～S5。S1～S5的一端分别通过电阻R26、R25、R24、R29、R30与电源Vcc相连。该端头同时又依次通过电阻R23、R22、R21、R28、R27分别与CPU的“8”，“9”，“10”，“11”，“12”，脚相接。S1～S5的另一端接地。S1～S5五个控制键的功能分别为S1--增加键，即该键接通后可通过CPU的指令指示温度上升或增加时间。
S2--减少键，即该键接通后可通过CPU的指令指示温度降低或减少时间。
S3--启动/停止键，该键接通或关断时，CPU即可指令系统接通电热管加热或切断电源停止加热。
S4--时间段选择键，供用户选择用水的时间段。
S5--系统设定健，完成所有状态的设定。
遥控发射电路发出代表各种指令的红外信号，例如启动或关闭系统，指令系统加热或降温等(此处从略)。遥控接收电路用于系统接收遥控发射器发出的指令信号，并通过CPU指令系统有关电路产生相应动作。遥控接收电路主要由遥控接收管RX、电阻R1、R3、电容C3、C4、电解电容CD3和遥控接收集成电路IC2(C20106)构成。当其收到遥控发射电路发出的红外遥控信号时，该信号通过IC2及其外围电路(即上述R1、R3、C3、C4、RX构成)的作用后，通过IC2的“7”脚输出送到CPU的“25”脚，CPU对该信号进行识别判断并据此发出相应的动作指令。
后备电源电路由二极管D1、D2、D4、D7，电阻R6，电池E组成，其作用是当市电断电时，即可启动后备电源给系统供电。
复位电路由电容CD5、CD2、三极管BG4和电阻R5、R34组成，其作用是用于CPU的复位。
电源电路由变压器(T1)、桥式整流器(BT)、滤波电容CD7、CD6及稳压集成电路IC3(7805)组成，以作系统工作电源之用。市电AC220V经过变压器T1降压，经桥式整流器整流，再经CD7滤波，然后通过IC3稳压，再经电容CD6滤波，便得到系统所需的直流工作电压Vcc。
液晶显示器由液晶显示屏和两组用于液晶驱动的分压电阻(R7～R14)和(R21～R30)组成。其显示内容和信息包括温度、北京时间、预约供水的时间段(早晨供水，中午供水，晚上供水)及提示系统发生的有关信息和状态，如保护，缺水，欠压，漏电。液晶显示器的引出脚(共16脚)与CPU的连接关系如下液晶的1～5脚分别依次与CPU的18～22脚连接。液晶的6～16脚分别依次与CPU的13～3脚相连。CPU根据系统状态信息或按用户设定要求通过上述连接通道发出相应显示指令以驱动液晶显示。
蜂鸣器驱动电路由三极管BG1、BG3，电阻R4、R17、R31，二极管D5、D6和蜂鸣器BZ组成。蜂鸣器的一端接地，另一端通过BG3、BG1和D5与cpu的“24”脚相连。该电路的功能是驱动蜂鸣器呜叫，起信息或状态提示和报警作用。如系统发生漏电时，漏电信号通过漏电识别电路，传送到CPU，CPU即发出指令，指示主回路切断电源，同时通过该电路驱动蜂鸣器报警。
主回路控制电路由三极管BG9、BG9的基极电阻R51及主继电器(RA)、二极管D12组成。中央控制单元CPU的控制信号由其“2”脚输出，通过J6的第5脚到J7的第5脚，经过R51、BG9输入并控制主继电器的接通或断开，主继电器的输出端P3、P4接电热管，从而控制电热管的通断，以此实现温度控制、漏电等安全保护及其它控制功能。
漏电自检是系统的一种自我检测功能，用以判断漏电检测机构是否正常工作。CPU定时发出一个模拟漏电信号，该信号由CPU的“24”脚输出经由二极管D3、电阻R37和三极管BG5输出，通过J6的“3”脚到接插件J7的“3”脚，再经电阻R49输入至三极管BG7，经BG7放大，通过一根绕于交流互感器(LX)上的导线使互感器产生感应信号，该感应信号由IC4的“1”、“2”脚输人IC4，并由IC4的“4”脚输出，通过电阻R46、三极管BG8和J7的“5”脚、J6的“5”脚进入CPU的“2”脚，CPU据此信号作出漏电的判断，并发出相应控制指令。
发光管驱动电路由红色发光管L1和绿色发光管L2、电阻R16、R19组成。红色发光管L1的负极通过R16与CPU的“15”脚相连。绿色发光管L2的负极通过R19与CPU的“16”脚相连。当L1亮时，系统处于加热升温状态，当L1不亮而L2亮时，表示系统处于保温状态。
权利要求中文显示的电热水器控制装置，其特征在于由以下部分构成温度识别电路、电网电压识别电路、时钟产生电路、水位信号输入电路、放水信号输入电路、漏电识别电路、主回路控制电路、液晶显示屏、电源电路、发光管驱动电路、中央控制器，其中(1)温度识别电路由受控电源、温度传感器(Ry)和电阻(R20)构成，其中受控电源包括电源(VDD)、三极管(BG2)、和电阻(R18)，设置在热水器水箱中的温度传感器(Ry)感应的温度变化信号经过其与电阻(R20)分压后被送至中央控制器(CPU)，该信号由中央控制器转换成数字信号后显示于液晶显示屏(LCD)上；
(2)电网电压识别电路由变压器(T1)、电阻(R48、R50)构成，电网电压经变压器(T1)降压后再由电阻(R48、R50)分压，由电阻(R48)取得的电网电压的模拟信号被送入中央控制器(CPU)，经该中央控制器(CPU)转换成数字信号，如为欠压则以中文显示于液晶(LCD)上；
(3)时钟产生电路由振荡器(XT)、电阻(R2)和电容(C1、C2)构成，振荡器所产生的振荡信号被送至中央控制器(CPU)，经其分频后产生用于显示时间信息的时钟计数脉冲信号，该信号被显示于液晶屏上；
(4)水位信号输入电路由三极管(BG6)、电阻(R48、R42、R41)构成，由水位插头产生的水位信号被送至三极管(BG6)的基极，经三极管(BG6)反相后，从其集电极输出，经过反相的信号又被送至中央控制器(CPU)，由中央控制器(CPU)依反相信号电平的高低判断电热水器水箱水位的高低或有无，如为缺水，则以中文显示于液晶(LCD)上；
(5)放水信号输入电路，由热水器混水阀上的微动开关的通断变化所产生的通断信号经电阻(R35)被送至中央控制器(CPU)，由该中央控制器，依据输入信号电平的高低来判断系统是否处于放水状态，是否需指令主回路切断加热管电源，系统是否应处于保护状态，并由液晶显示屏(LCD)以中文显示保护信息；
(6)漏电识别电路由交流互感器(LX)、快速漏电电路(IC4)、三极管(BG8)、电容(C4、C5、C6、C7)和电阻(R44、R45、R46、R47)构成，由交流互感器(LX)产生的系统漏电感应信号被送入快速漏电电路(IC4)，经其处理后输出，再经电阻(R46)和三极管(BG8)、最后被送至中央控制器(CPU)，由中央控制器(CPU)识别和处理，并将漏电信息以中文显示在液晶屏(LCD)上；
(7)主回路控制电路由三极管(BG9)、电阻(R51)、主继电器(RA)和二极管(D12)构成，中央控制器(CPU)的控制信号由其2脚送给主继电器(RA)并控制主继电器(RA)的通断，主继电器(RA)的输出端(P3、P4)与电热管相接，从而控制电热管的通断；
(8)液晶显示屏(LCD)，接有两组分压电阻(R7～R14和R21～R30)，其1～5脚依次分别与中央控制器(CPU)的18～22脚相接，6～16脚依次分别与中央控制器(CPU)的13～3脚相接；
(9)电源电路由变压器(T1)、桥式整流器(BT)、滤波电容(CD7、CD6)和稳压电路(IC3)构成，AC220V市电依次经变压器(T1)降压、桥式整流器(BT)整流、电容(CD7)滤波、稳压电路(IC3)稳压、最后再经电容CD6滤波，变成系统所需的直流工作电压(Vcc)；
(10)发光管驱动电路包括红色发光管(L1)、绿色发光管(L2)和电阻(R16、R19)，由温度传感器(Ry)产生的水温变化信号传送给中央控制器(CPU)，由中央控制器(CPU)发出指令信号，并通过电阻(R16、R19)分别驱动红色发光管(L1)、绿色发光管(L2)发光。
专利摘要本实用新型公开一种电热水器控制装置,并主要由中文显示的电热水器控制装置,其特征在于由以下部分构成:温度识别电路、电网电压识别电路、时钟产生电路、水位信号输入电路、放水信号输入电路、漏电识别电路、主回路控制电路、液晶显示屏、电源电路、发光管驱动电路。该装置功能多,中文信息显示直观,精度高,可广泛应用于电热水器上。
文档编号F24H9/20GK2285450SQ97207130
公开日1998年7月1日 申请日期1997年2月3日 优先权日1997年2月3日
发明者顾毅天 申请人:锡山市爱尔电子技术公司