专利名称：快热式电热水器定温出水装置的制作方法
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4(TC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^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、加热体翠热报警电路， 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。C 55""C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。
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)、显示控律lj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4(TC,进水水温为6'C,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 °C,进水水温为26。C，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°C)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'C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土rc的控制精度。热水
器的出水温度在32'C 55i: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滤波得到一20V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Ul、电感L3稳压滤波后获得5V直流电压提供给U2S U5， 12V直 流电压提供给继电器K1。
2、电路图中，Ll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Kl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R31、触发三极管Ql,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 1A1占空比的VFD驱动电路，包含ll个段输出口， 6个栅输 出口， 5个段/栅选择输出口， l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"C 55'C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°C，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^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'C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Kl, 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。C， IB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。
权利要求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'C 55。C之间。
专利摘要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。
文档编号F24H9/20GK201066203SQ20072010477
公开日2008年5月28日 申请日期2007年7月6日 优先权日2007年7月6日
发明者刘关泰 申请人:刘关泰