安全装置及电热水器的制作方法

本发明涉及热水器技术领域，具体而言，涉及一种安全装置及电热水器。

背景技术：

随着社会的不断发展和进步，为满足用户的需求，热水器技术也在不断发展和进步，现阶段，电热水器已经走进了千家万户，给用户的用水带来极大便利。然而，在电热水器给用户带来便利的同时，也不可避免的存在着安全隐患，威胁着用户的生命财产安全，我国每年都有多起因使用电热水器而引起伤亡事故的事件发生，因此如何保证用户在使用电热水器的过程的用电安全，减少事故发生，一直以来都是本领域技术人员关注的重点。

现有的电热水器的安全装置，通过水流量传感器霍尔元件来检测水流信号，以控制电热水器在通水时断电，在断水时通电，进而保证用户使用电热水器的安全。但是该安全装置的制造成本高，占用空间大，影响结构的设计，而且在使用时需要不断更换充电电池增加了使用成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种安全装置，以节约成本，缩小结构空间。

本发明的目的还在于提供一种电热水器，以节约成本，缩小结构空间。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提出一种安全装置，应用于电热水器。所述安全装置包括本体及智能插座，所述智能插座与所述电热水器电连接，所述本体包括发电模块、电压检测电路、电源模块、第一通信模块及主控芯片，所述电压检测电路及所述电源模块均与所述发电模块电连接，所述电压检测电路、电源模块及所述第一通信模块均与所述主控芯片电连接，所述本体通过所述第一通信模块与所述智能插座通信连接。所述发电模块用于在所述电热水器通水时发电并给所述电源模块充电，所述发电模块还用于在所述电热水器断水时停止发电，所述电源模块用于给所述第一通信模块及所述主控芯片供电。所述电压检测电路用于检测所述发电模块的输出端的输出电压并向所述主控芯片输出检测结果，所述主控芯片用于依据所述检测结果控制所述第一通信模块向所述智能插座发送控制指令，所述智能插座用于依据所述控制指令切断或者接通外部电源以使所述电热水器断电或者通电。

第二方面，本发明实施例还提出一种电热水器，所述电热水器包括安全装置。所述安全装置包括本体及智能插座，所述本体包括发电模块、电压检测电路、电源模块、第一通信模块、主控芯片及提示模块，所述电压检测电路及所述电源模块均与所述发电模块电连接，所述电压检测电路、电源模块、第一通信模块及所述提示模块均与所述主控芯片电连接，所述本体通过所述第一通信模块与所述智能插座通信连接。所述发电模块用于在所述电热水器通水时发电并给所述电源模块充电，所述发电模块还用于在所述电热水器断水时停止发电，所述电源模块用于给所述第一通信模块及所述主控芯片供电。所述电压检测电路用于检测所述发电模块的输出端的输出电压并向所述主控芯片输出检测结果，所述主控芯片用于依据所述检测结果控制所述第一通信模块向所述智能插座发送控制指令，所述智能插座用于依据所述控制指令切断或者接通外部电源以使所述电热水器断电或者通电，并向所述第一通信模块反馈断电确认指令或者通电确认指令，所述主控芯片还用于在所述第一通信模块未收到所述断电确认指令或者所述通电确认指令时控制所述提示模块发出提示信息以提示用户发生故障。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的安全装置，应用于电热水器，包括本体及智能插座，所述智能插座与所述电热水器电连接，所述本体包括发电模块、电压检测电路、电源模块、第一通信模块及主控芯片，所述电压检测电路及所述电源模块均与所述发电模块电连接，所述电压检测电路、电源模块及所述第一通信模块均与所述主控芯片电连接，所述本体通过所述第一通信模块与所述智能插座通信连接。所述发电模块用于在所述电热水器通水时发电并给所述电源模块充电，所述发电模块还用于在所述电热水器断水时停止发电，所述电源模块用于给所述第一通信模块及所述主控芯片供电。所述电压检测电路用于检测所述发电模块的输出端的输出电压并向所述主控芯片输出检测结果，所述主控芯片用于依据所述检测结果控制所述第一通信模块向所述智能插座发送控制指令，所述智能插座用于依据所述控制指令切断或者接通外部电源以使所述电热水器断电或者通电。本发明提供的安全装置成本较低，结构空间小，便于设计。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明所提供的安全装置与电热水器的连接示意图。

图2示出了本发明第一实施例所提供的安全装置的功能模块图。

图3示出了整形电路与发电机的连接示意图。

图4示出了图2中电源模块的结构框图。

图5示出了图2中智能插座的功能模块图。

图6示出了本发明第二实施例所提供的安全装置的结构框图。

图7示出了本发明第三实施例所提供的电热水器的结构示意图。

图标：10-安全装置；20-电热水器；21-水管；22-电源线插头；100-本体；200-智能插座；110-发电模块；120-电压检测电路；130-电源模块；140-第一通信模块；150-主控芯片；160-提示模块；210-控制器；220-脱扣器；230-第二通信模块；240-插脚；250-插脚座；260-降压电路；270-漏电检测电路；280-报警模块；112-发电机；114-整形电路；131-充电电路；132-法拉电容；1141-整流电路；1142-滤波稳压电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1，为本发明实施例所提供的安全装置10与电热水器20的连接示意图。所述安全装置10可应用于所述电热水器20上，用于保证用户在使用电热水器20中的用电安全。所述安全装置10包括本体100及智能插座200，所述本体100与所述智能插座200通信连接，所述智能插座200与所述电热水器20电连接。在本实施例中，所述智能插座200与一外部电源相连接，优选地，所述外部电源为220v交流电压(即市电)所述电热水器20可通过所述智能插座200接入外部电源通电工作。在本实施例中，所述智能插座200用于控制所述电热水器20通电或者断电。

第一实施例

请参照图2，为本发明第一实施例所提供的安全装置10的功能模块图。所述本体100包括发电模块110、电压检测电路120、电源模块130、第一通信模块140及主控芯片150，所述电压检测电路120及所述电源模块130均与所述发电模块110电连接，所述电压检测电路120、电源模块130及所述第一通信模块140均与所述主控芯片150电连接，所述本体100通过所述第一通信模块140与所述智能插座200通信连接。

所述发电模块110用于在所述电热水器20通水时发电，并给所述电源模块130充电蓄能，所述发电模块110还用于在所述电热水器20断水时停止发电。在本实施例中，所述发电模块110包括发电机112及整形电路114，所述发电机112与所述整形电路114的输入端电连接，所述电源模块130及所述电压检测电路120均与所述整形电路114的输出端电连接。当所述电热水器20通水时，所述发电机112开始发电，并通过所述整形电路114给所述电源模块130充电，此时该本体100处于唤醒工作状态；当所述电热水器20断水时，所述发电机112停止发电，此时该本体100为低功耗休眠状态。在本实施例中，所述发电机112可包括叶轮、永磁体转子、定子、导线以及壳体等，当电热水器20通水时，水流推动叶轮带动永磁体转子转动，定子的线圈切割磁感线产生电能经所述整形电路114整流、滤波、稳压后给所述电源模块130充电。

如图3所示，为所述整形电路114与发电机112的连接示意图。在本实施例中，所述整形电路114包括整流电路1141及滤波稳压电路1142，所述整流电路1141与所述滤波稳压电路1142、所述发电机112均电连接，所述滤波稳压电路1142与所述电源模块130、所述电压检测电路120均电连接。所述整流电路1141用于将所述发电机112输出的交流电转换为直流电，所述滤波稳压电路1142用于对所述整流电路1141输出的所述直流电进行滤波和稳压以便向所述电源模块130输出稳定的所述直流电。

具体地，所述整流电路1141包括由4个二极管d1、d2、d3及d4连接成的整流桥，所述滤波稳压电路1142包括第一滤波电容c1、第二滤波电容c2及稳压芯片ic，其中，二极管d1的正极与二极管d2的正极均与所述第一滤波电容c1的一端电连接，二极管d3的负极与二极管d4的负极与所述第一滤波电容c1的另一端电连接，二极管d1的负极与二极管d3的正极电连接于所述发电机112的一端，二极管d2的负极与二极管d4的正极电连接于所述发电机112的另一端。所述稳压芯片ic包括输入端vin、输出端vout及接地端gnd，其中，所述稳压芯片ic的输入端vin与所述第一滤波电容c1的另一端电连接，所述稳压芯片ic的输出端vout与所述第二滤波电容c2的一端电连接，所述第二滤波电容c2的另一端与所述第一滤波电容c1的一端以及所述稳压芯片ic的接地端gnd均电连接，且所述稳压芯片ic的接地端gnd接地。所述整流电路1141输出的直流电经所述第一滤波电容c1、第二滤波电容c2及稳压芯片ic进行滤波稳压后，向所述电源模块130输出稳定的直流电压u1。

在本实施例中，所述电源模块130用于给所述第一通信模块140及所述主控芯片150供电。如图4所示，所述电源模块130可包括充电电路131和法拉电容132，所述法拉电容132与所述第一通信模块140、所述主控芯片150均电连接，所述滤波稳压电路1142的输出端通过所述充电电路131与所述法拉电容132电连接以便通过所述充电电路131给所述法拉电容132充电，具体地，所述充电电路131与所述稳压芯片ic的输出端vout电连接。所述法拉电容132用于在放电时给所述第一通信模块140及所述主控芯片150供电，在本实施例中，当所述发电机112发电时，所述充电电路131通过稳压芯片ic的输出端vout输出的稳定的直流电压u1给所述法拉电容132充电蓄能，无论所述发电机112是否在发电，均由所述法拉电容132通过循环充放电，作为电源给所述第一通信模块140及所述主控芯片150供电，以保证该本体100无论处于唤醒工作状态还是低功耗休眠状态都能正常工作。

在本实施例中，所述电压检测电路120用于检测所述发电模块110的输出端的输出电压并向所述主控芯片150输出检测结果，所述主控芯片150用于依据所述检测结果控制所述第一通信模块140向所述智能插座200发送控制指令，所述智能插座200用于依据所述控制指令切断或者接通外部电源以使所述电热水器20断电或者通电。

具体地，当所述电压检测电路120检测到所述发电模块110的输出端的输出电压(即是稳压芯片ic的输出端vout输出的电压u1)大于第一阈值(比如大于0)时，所述主控芯片150控制所述第一通信模块140向所述智能插座200发送通电指令，所述智能插座200依据所述通电指令接通所述外部电源以使所述电热水器20通电。当所述电压检测电路120检测到所述发电模块110的输出端的输出电压小于或等于所述第一阈值时，所述主控芯片150控制所述第一通信模块140向所述智能插座200发送断电指令，所述智能插座200依据所述断电指令切断所述外部电源以使所述电热水器20断电。

如图5所示，为所述智能插座200的功能模块图。所述智能插座200包括控制器210、脱扣器220、第二通信模块230，所述脱扣器220及所述第二通信模块230均与所述控制器210电连接，所述第二通信模块230与所述第一通信模块140通信连接以实现所述本体100与所述智能插座200之间的通信。

在本实施例中，当所述第二通信模块230接收到所述第一通信模块140发送的所述断电指令时，所述控制器210控制所述脱扣器220脱扣以切断所述外部电源。当所述第二通信模块230接收到所述第一通信模块140发送的所述通电指令时，所述控制器210控制所述脱扣器220吸扣以接通所述外部电源。

进一步地，所述智能插座200还包括插脚240和插脚座250，所述智能插座200通过所述插脚240与所述外部电源电连接，所述插脚240通过所述脱扣器220与所述插脚座250电连接，所述电热水器20通过所述插脚座250与所述智能插座200电连接。在本实施例中，所述脱扣器220用于控制所述插脚240与所述插脚座250分开以使所述电热水器20断电，即是当所述脱扣器220在所述控制器210的控制下脱扣成功时，所述插脚240与所述插脚座250分离，从而实现电热水器20断电。所述脱扣器220还用于控制所述插脚240与所述插脚座250接触以使所述电热水器20通电，即是当所述脱扣器220在所述控制器210的控制下吸扣成功时，所述插脚240与所述插脚座250相接触，从而实现电热水器20通电。

进一步地，所述智能插座200还包括降压电路260，所述降压电路260电连接于所述插脚240与所述控制器210之间，所述降压电路260用于将所述外部电源提供的电压经降压后给所述控制器210供电。

进一步地，所述智能插座200还可包括漏电检测电路270及报警模块280，所述漏电检测电路270及所述报警模块280均与所述控制器210电连接。所述漏电检测电路270用于检测所述智能插座200是否发生漏电，优选地，主要检测零线、火线及地线是否漏电，当所述漏电检测电路270检测到所述智能插座200发生漏电时，所述控制器210控制所述脱扣器220切断所述外部电源，并控制所述报警模块280进行报警，从而实现漏电保护功能。在本实施例中，所述报警模块280可通过声音或者警示灯提示用户对线路以及电热水器20进行漏电排查。

需要说明的是，在本实施例中，所述第一通信模块140及第二通信模块230可以是，但不限于，rf射频模块、modbus通信模块、zigbee通信模块、蓝牙通信模块、wifi模块等。

第二实施例

请参照图6，为本发明第二实施例所提供的安全装置10的结构框图。第二实施例所提供的安全装置10包括本体100及智能插座200，与第一实施例相比，其不同之处在于所述本体100还包括提示模块160，所述提示模块160与所述主控芯片150电连接，且所述本体100与所述智能插座200可通过第一通信模块140和第二通信模块230实现双向通信。

具体地，所述发电机112用于在所述电热水器20通水时发电，所述整形电路114用于对所述发电机112产生的电能进行整流、滤波及稳压以输出稳定的直流电压，并通过所述充电电路131给所述法拉电容132充电，所述法拉电容132通过放电给所述第一通信模块140及所述主控芯片150供电。所述发电机112还用于在所述电热水器20断水时停止发电。所述电压检测电路120用于检测所述整形电路114的输出端的输出电压并向所述主控芯片150输出检测结果，所述主控芯片150用于依据所述检测结果控制所述第一通信模块140向所述智能插座200发送控制指令，所述智能插座200用于依据所述控制指令切断或者接通外部电源(例如插脚240接入的220v交流电压)以使所述电热水器20断电或者通电，并向所述第一通信模块140反馈断电确认指令或者通电确认指令。例如，当所述电压检测电路120检测到所述整形电路114的输出端的输出电压大于第一阈值时，所述主控芯片150控制所述第一通信模块140向所述智能插座200的第二通信模块230发送断电指令，所述智能插座200的控制器210依据所述断电指令控制所述脱扣器220脱扣(即切断所述外部电源)以使所述电热水器20断电，并且在所述脱扣器220脱扣成功时控制所述第二通信模块230向所述第一通信模块140反馈断电确认指令。当所述电压检测电路120检测到所述整形电路114的输出端的输出电压小于或等于所述第一阈值时，所述主控芯片150控制所述第一通信模块140向所述智能插座200的第二通信模块230发送通电指令，所述智能插座200的控制器210依据接收的所述通电指令控制所述脱扣器220吸扣(即接通所述外部电源)以使所述电热水器20通电，并且在所述脱扣器220吸扣成功时控制所述第二通信模块230向所述第一通信模块140反馈通电确认指令。

所述主控芯片150还用于在所述第一通信模块140未收到所述第二通信模块230发送的所述断电确认指令或者所述通电确认指令时，控制所述提示模块160发出提示信息以提示用户发生故障。在本实施例中，当所述第一通信模块140发送通电指令或断电指令后未收到所述通电确认指令或者所述断电确认指令时，则所述主控芯片150控制所述第一通信模块140连续发送通电指令或断电指令，若在预定的时间内均未收到所述通电确认指令或者所述断电确认指令，则主控芯片150控制所述提示模块160发出提示信息，比如通过发出声音或以警示灯等提示信息提示用户发生故障(比如通信故障或者脱扣器220出现故障)。

第三实施例

请参照图7，为本发明第三实施例所提供的电热水器20的结构示意图。如图7所示，所述安全装置10安装在所述电热水器20上。需要说明的是，本发明实施例所述的安全装置10，其基本原理以及产生的技术效果与第二实施例所提供的安全装置10相同，为简要描述，本实施例中未提及部分，可参考第二实施例中的相应内容。所述安全装置10包括本体100及智能插座200，其中，所述本体100安装在所述电热水器20的水管21上，所述电热水器20的电源线插头22插在所述智能插座200的插脚座250上以使所述电热水器20可与外部电源接通。

在本实施例中，所述本体100通过第一通信模块140与所述智能插座200通信连接，所述发电模块110用于在所述电热水器20通水时(即有水流流经所述水管21)开始发电并给所述电源模块130充电，所述发电模块110还用于在所述电热水器20断水时(即没有水流流经所述水管21)停止发电，所述电源模块130用于给所述第一通信模块140及所述主控芯片150供电，所述电压检测电路120用于检测所述发电模块110的输出端的输出电压并向所述主控芯片150输出检测结果，所述主控芯片150用于依据所述检测结果控制所述第一通信模块140向所述智能插座200发送控制指令，所述智能插座200用于依据所述控制指令切断或者接通外部电源以使所述电热水器20断电或者通电，并向所述第一通信模块140反馈断电确认指令或通电确认指令，所述主控芯片150还用于在所述第一通信模块140未收到所述断电指令或者所述通电指令时控制所述提示模块160提示信息以提示用户发生故障。

综上所述，本发明实施例所提供的安全装置及电热水器，该安全装置本体及智能插座，该本体安装在所述电热水器的水管上，所述电热水器的电源线插头插在所述智能插座的插脚座上以使电热水器可与外部电源接通。当电热水器通水时，发电机开始发电，产生的电能通过整形电路整流、滤波、稳压后输出稳定的直流电压，并通过充电电路给法拉电容充电蓄能，以使该法拉电容可作为电源给主控芯片和第一通信模块供电，电压检测电路检测到整形电路的输出端的输出电压大于第一阈值，主控芯片控制第一通信模块向智能插座的第二通信模块发送断电指令，智能插座的控制器依据断电指令控制脱扣器脱扣以使插脚和插脚座分离从而实现电热水器断电，并在脱扣器脱扣成功时控制第二通信模块向第一通信模块反馈断电确认指令。当所述电热水器断水时，发电机停止发电，电压检测电路检测到整形电路的输出端的输出电压小于或等于所述第一阈值，主控芯片控制第一通信模块向智能插座的第二通信模块发送通电指令，智能插座的控制器依据接收的通电指令控制脱扣器吸扣以使插脚和插脚座接触从而实现电热水器通电，并在脱扣器吸扣成功时控制第二通信模块向第一通信模块反馈通电确认指令。

当第一通信模块发送通电指令或断电指令后未收到通电确认指令或者断电确认指令时，主控芯片控制第一通信模块连续发送通电指令或断电指令，若在预定的时间内均未收到通电确认指令或者断电确认指令，则主控芯片判断可能出现了通信故障或者脱扣器出现故障，通过控制提示模块发出声音或以警示灯等提示信息提示用户发生故障。此外，该智能插座还具有漏电保护功能，通过漏电检测电路检测该智能插座是否发生漏电，当检测到发生漏电时，通过控制器控制脱扣器切断电源三极，并控制报警模块进行报警以提示用户进行漏电排查。该安全装置采用法拉电容作为电源进行供电，使用寿命长，免维护，也不需要更换电池，节约使用成本和维护成本，且该安全装置采用电压检测电路检测水流信号，不需要水流量传感器，可缩小结构空间，节约制造成本。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。