脉冲式出水断电控制电路的制作方法

本发明涉及电热水器的出水断电控制领域，具体涉及脉冲式出水断电控制电路。

背景技术：

出水断电功能负载三极全极断开，目前仅只有漏电保护器插头具备此功能，因漏电保护插头仅限漏电保护功能做扩展应用成出水断电保护，其它面板操作功能、温度设定功能、定时预约功能、多管加热功能等均无法在漏电保护器中实现。为了解决出水断电功能同时满足上面的功能需求，本发明提出更有效的方法来实现上述不足，以此达到电热水器实现全功能应用并提高负载通断使用寿命。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，解决了现有的出水断电功能负载三极全极断开，目前仅只有漏电保护器插头具备此功能，因漏电保护插头仅限漏电保护功能做扩展应用成出水断电保护，其它面板操作功能、温度设定功能、定时预约功能、多管加热功能等均无法在漏电保护器中实现的问题，本发明提供了一种涉及脉冲式出水断电控制电路。

具体技术方案如下：

脉冲式出水断电控制电路，包括时序控制的mcu以及供电电源vcc和vdd，所述mcu分别电性连接水流传感器、温度传感器、零序漏电自检保护模块、ipe漏电自检保护模块、高/低压检测模块、失电检测模块、通讯扩展接口以及操作显示接口，所述操作显示接口电性连接人机界面，所述mcu通过驱动1分别电性连接继电器rl1和继电器rl2，所述mcu通过驱动2电性连接继电器rl3，所述mcu通过驱动3电性连接继电器rl4，rl1控制火线lo的通断，rl1控制零线no的通断，rl3和rl4控制地线eo的通断；且所述rl3和所述rl4为磁保持式脉冲继电器；

优选的，通电后，开启水龙头，所述水流传感器检测到水流动时，输出信号经所述mcu处理后，从所述mcu的i脚输出低电平通过所述驱动1使rl1、rl2同步断开，依程序约定延时后mcu的g脚输出1个脉冲高电平通过所述驱动3使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态；

优选的，当关闭水龙头后，所述水流传感器检测不到水流信号，经所述mcu系统延时后，所述mcu的h脚输出1个脉冲高电平通过所述驱动2使rl3驱动吸合，经程序约定的延时后mcu的i脚输出高电平通过驱动1使rl1、rl2同步吸合，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全闭合状态，负载获电继续加热，如此循环；

优选的，所述零序漏电自检保护模块包括与所述mcu电性连接的自检驱动1和零序放大模块以及电性连接自检驱动1和零序放大模块的零序互感器zct1；初次上电或持续通电状态，依设定从mcu的d脚输出系统约定时间的高电平，经自检驱动1，圈绕在zct1互感线圈中的测试线将产生一个模拟等同额定零序漏电电流值大小的电流，此时，若漏电检测回路正常其中包含零序放大模块，则在mcu额c脚产生一个漏电信号，该信号经mcu判定有效后分别执行不同命令：若自检正常，则系统依预设程序执行当前工作，若自检不正常，则从mcu的i脚输出低电平通过驱动1使rl1、rl2同步断开，系统约定延时后mcu的g脚输出1个脉冲高电平通过驱动3使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态，系统报警显示零序漏电自检异常；工作状态时负载lo、no回路电流不等于零且满足系统预设漏电电流时，zct1零序电流互感器将输出信号经零序放大后，经mcu的c脚产生一个漏电信号，此时，mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态，系统报警显示零序漏电异常；

优选的，所述ipe漏电自检保护模块包括电性连接所述mcu的pe放大模块、自检驱动2、电性连接所述pe放大模块和所述自检驱动2的地线互感器zct2、电性连接所述mcu的隔离模块以及与所述隔离模块电性连接的e-n电压模块，所述e-n电压模块用来检测零线和地线之间的端电压；初次上电或持续通电状态时，系统依设定从mcu_f脚输出系统约定时间的高电平，经自检驱动2，圈绕在zct2互感线圈中的测试线将产生一个模拟等同额定地线漏电电流值大小的电流，此时，若漏电检测回路正常其中包含pe放大模块，则在mcu的e脚产生一个漏电信号，该信号经mcu判定有效后分别执行不同命令：自检正常，则系统依预设程序执行当前工作；若自检不正常，则从mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时后，mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态，系统报警显示地线漏电自检异常；通电工作状态时，e-n电压模块检测到e-n端电压大于系统预设值时，该电压经隔离模块送到mcu的b脚，经mcu识别后，自动判定ipe(zct2)互感器检测的pe地线电流值，当有大于系统预设的地线电流时，经pe放大模块送入mcu的e脚，此时，mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，依程序约定延时后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态，系统报警显示地线漏电异常；

优选的，该控制电路具有高压保护功能，通电状态时，当vcc电源采样端电压高于280v时，高/低压检测模块将此电压送入mcu的j脚，经mcu抗扰滤波识别有效后，当负载本身处于断开状态时，则不允许二次上电，当负载处于接通状态时，mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态；当电压低于270v时，系统执行自动上电功能，即mcu的h脚输出1个脉冲高电平使rl3驱动吸合，经系统约定延时后mcu的i脚输出高电平使rl1、rl2同步吸合，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全闭合状态；该控制电路具有低压保护功能，通电状态时，当vcc电源采样端电压低于170v时，高/低压检测模块将此电压送入mcu的j脚，经mcu抗扰滤波识别有效后，若负载本身处于断开状态时，则不允许二次上电，若负载处于接通状态时，mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态；当电压高于180v时，系统执行自动上电功能，即mcu的h脚输出1个脉冲高电平使rl3驱动吸合，经系统约定延时后mcu的i脚输出高电平使rl1、rl2同步吸合，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全闭合状态；

优选的，该控制电路具有失电保护功能，失电包括插头接触不良和电源缺相位两种情况，利用电源vcc端、电源vdd端的储能电容进行掉电维持mcu短时间工作。通电状态，当vcc电源采样端电压连续系统约定时间无输出时，该特征被失电检测模块识别后输入到mcu的a脚，经mcu识别滤波判断后，从mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态；当电源恢复后，mcu的h脚输出1个脉冲高电平使rl3驱动吸合，经系统约定延时后mcu的i脚输出高电平使rl1、rl2同步吸合，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全闭合状态；

优选的，该控制电路具有温度控制功能，通电状态时，负载继电器rl1、rl2、rl3、rl4吸合，lo、no、eo电源输出，机器处于加热状态，当温度达到系统预设温度时，mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态。当温度低于设定温度时，mcu的h脚输出1个脉冲高电平使rl3驱动吸合，经系统约定延时后mcu的i脚输出高电平使rl1、rl2同步吸合，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全闭合状态，机器继续加热，如此循环；

优选的，该控制电路具有通讯扩展接口控制功能，包括即时加热、定时预约以及远程控制功能，通电连网络状态，当人机界面操控发出加热指令时，通讯扩展接口双向通讯模块检测到信号后，经mcu处理发出当前状态指令，当指令为加热指令时，mcu的h脚输出1个脉冲高电平使rl3驱动吸合，经系统约定延时后mcu的i脚输出高电平使rl1、rl2同步吸合，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全闭合，机器处于加热状态；当发出停止加热指令时，mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态，机器停止加热；远程控制取决于人机界面操作功能；

优选的，该控制电路具有pe地线即e-eo强制闭合操作的功能，任意通电状态时，长按人机界面上的按键系统约定时间时，此时，mcu的h脚输出1个脉冲高电平使rl3驱动吸合，e-eo保持接通状态；此状态在不断电的前提下维持系统约定时间，若在系统约定时间内断电则永久保持在接通状态，该状况可以检测地线e-eo之间的内阻，若超过系统约定时间以上仍保持在通电状态，上述操作功能将自动解除并依据系统当前状态自动执行预定程序。

有益效果：

与现有的出水断电控制相比，本发明具备了所有漏电保护插头的功能。地线pe回路采用磁保持式脉冲继电器解决了地线断开符合国标强制要求，也具备了pe回路接触电阻的电阻检测特征，同时具有：机械结构简单，触点采用继电器控制寿命长、控制功能扩展不受体积及电路板限制、不受系统电源带载能力限制、不受机械结构动作磨损限制等影响。本控制方法是将电控器隐藏在机器内部，解决了整体外观及安装问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1：本发明的出水断电整机结构示意图；

图2：本发明为双磁保持式脉冲继电器时脉冲式出水断电控制方框图；

图3：本发明的出水断电流程图；

图4：本发明的自动上电流程图；

图5：本发明的零序漏电自检流程图；

图6：本发明的ipe漏电自检流程图；

图7：本发明的ipe漏电保护流程图；

图8：本发明的失电保护流程图；

图9：本发明的pe地线强制闭合操作流程图；

图10：本发明为单个磁保持式脉冲继电器时的出水断电控制方框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下无法获得。

脉冲式出水断电控制电路，包括时序控制的mcu以及供电电源vcc和vdd，所述mcu分别电性连接水流传感器、温度传感器、零序漏电自检保护模块、ipe漏电自检保护模块、高/低压检测模块、失电检测模块、通讯扩展接口以及操作显示接口，所述操作显示接口电性连接人机界面，所述mcu通过驱动1分别电性连接继电器rl1和继电器rl2，所述mcu通过驱动2电性连接继电器rl3，所述mcu通过驱动3电性连接继电器rl4，rl1控制火线lo的通断，rl1控制零线no的通断，rl3和rl4控制地线eo的通断，且所述rl3和所述rl4为磁保持式脉冲继电器。所述零序漏电自检保护模块包括与所述mcu电性连接的自检驱动1和零序放大模块以及电性连接自检驱动1和零序放大模块的零序互感器zct1。所述ipe漏电自检保护模块包括电性连接所述mcu的pe放大模块、自检驱动2、电性连接所述pe放大模块和所述自检驱动2的地线互感器zct2、电性连接所述mcu的隔离模块以及与所述隔离模块电性连接的e-n电压模块，所述e-n电压模块用来检测零线和地线之间的端电压。本发明采用上述的rl3和rl4双磁保持脉冲继电器控制，如图2。也可以采用单个磁保持脉冲继电器控制，当采用单个磁保持脉冲继电器控制时的控制方框图如图10所示，当电流从驱动2流向驱动3时，则rl3吸合，当电流从驱动3流向驱动2时，则rl3断开。

该脉冲式出水断电控制电路具有以下功能：

一、出水断电功能：

通电后，开启水龙头，所述水流传感器检测到水流动时，输出信号经所述mcu处理后，从所述mcu的i脚输出低电平通过所述驱动1使rl1、rl2同步断开，依程序约定延时(如：5ms)后，mcu的g脚输出1个脉冲高电平通过所述驱动3使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态，起到了出水断电的目的。

二、自动上电功能：

当关闭水龙头后，所述水流传感器检测不到水流信号，经所述mcu系统延时(如：30s)后，所述mcu的h脚输出1个脉冲高电平通过所述驱动2使rl3驱动吸合，经程序约定的延时(如：5ms)后，mcu的i脚输出高电平通过驱动1使rl1、rl2同步吸合，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全闭合状态，负载获电继续加热，如此循环。

三、零序漏电自检功能：

初次上电或持续通电状态，依设定从mcu的d脚输出系统约定时间(如：30ms)的高电平，经自检驱动1，圈绕在zct1互感线圈中的测试线将产生一个模拟等同额定零序漏电电流值大小的电流，此时，若漏电检测回路正常其中包含零序放大模块，则在mcu额c脚产生一个漏电信号，该信号经mcu判定有效后分别执行不同命令：若自检正常，则系统依预设程序执行当前工作，若自检不正常，则从mcu的i脚输出低电平通过驱动1使rl1、rl2同步断开，系统约定延时(如：5ms)后mcu的g脚输出1个脉冲高电平通过驱动3使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态，系统报警显示零序漏电自检异常。

四、零序漏电保护功能：

工作状态时负载lo、no回路电流不等于零且满足系统预设漏电电流时，zct1零序电流互感器将输出信号经零序放大后，经mcu的c脚产生一个漏电信号，此时，mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时(如：5ms)后，mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态，系统报警显示零序漏电异常。

五、ipe漏电自检功能：

初次上电或持续通电状态时，系统依设定从mcu_f脚输出系统约定时间(如：30ms)的高电平，经自检驱动2，圈绕在zct2互感线圈中的测试线将产生一个模拟等同额定地线漏电电流值大小的电流，此时，若漏电检测回路正常其中包含pe放大模块，则在mcu的e脚产生一个漏电信号，该信号经mcu判定有效后分别执行不同命令：自检正常，则系统依预设程序执行当前工作；若自检不正常，则从mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时(如：5ms)后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态，系统报警显示地线漏电自检异常。

六、ipe漏电保护功能：

通电工作状态时，e-n电压模块检测到e-n端电压大于系统预设值(如：36v)时，该电压经隔离模块送到mcu的b脚，经mcu识别后，自动判定ipe(zct2)互感器检测的pe地线电流值，当有大于系统预设的地线电流(如：30ma)时，经pe放大模块送入mcu的e脚，此时，mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，依程序约定延时后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态，系统报警显示地线漏电异常。

七、高压保护功能：

通电状态时，当vcc电源采样端电压高于280v时，高/低压检测模块将此电压送入mcu的j脚，经mcu抗扰滤波识别有效后，当负载本身处于断开状态时，则不允许二次上电，当负载处于接通状态时，mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时(如：5ms)后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态；当电压低于270v时，系统执行自动上电功能，即mcu的h脚输出1个脉冲高电平使rl3驱动吸合，经系统约定延时后mcu的i脚输出高电平使rl1、rl2同步吸合，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全闭合状态；

八、低压保护功能：

通电状态时，当vcc电源采样端电压低于170v时，高/低压检测模块将此电压送入mcu的j脚，经mcu抗扰滤波识别有效后，若负载本身处于断开状态时，则不允许二次上电，若负载处于接通状态时，mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时(如：5ms)后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态；当电压高于180v时，系统执行自动上电功能，即mcu的h脚输出1个脉冲高电平使rl3驱动吸合，经系统约定延时(如：5ms)后mcu的i脚输出高电平使rl1、rl2同步吸合，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全闭合状态。

九、失电保护功能：

失电包括插头接触不良和电源缺相位两种情况，利用电源vcc端、电源vdd端的储能电容进行掉电维持mcu短时间工作。通电状态，当vcc电源采样端电压连续系统约定时间(如：200ms)无输出时，该特征被失电检测模块识别后输入到mcu的a脚，经mcu识别滤波判断后，从mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时(如：5ms)后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态；当电源恢复后，mcu的h脚输出1个脉冲高电平使rl3驱动吸合，经系统约定延时(如：5ms)后mcu的i脚输出高电平使rl1、rl2同步吸合，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全闭合状态；实现了自动断电和上电功能。

十、温度控制功能：

通电状态时，负载继电器rl1、rl2、rl3、rl4吸合，lo、no、eo电源输出，机器处于加热状态，当温度达到系统预设温度时，mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时(如：5ms)后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态。当温度低于设定温度(如：4度)时，mcu的h脚输出1个脉冲高电平使rl3驱动吸合，经系统约定延时(如：5ms)后mcu的i脚输出高电平使rl1、rl2同步吸合，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全闭合状态，机器继续加热，如此循环。

十一：通讯扩展接口控制功能：

通讯扩展接口控制功能即wifi控制功能包括即时加热、定时预约以及远程控制功能，通电连网络状态，当人机界面(如：手机app)操控发出加热指令时，通讯扩展接口(wifi)双向通讯模块检测到信号后，经mcu处理发出当前状态指令，当指令为加热指令时，mcu的h脚输出1个脉冲高电平使rl3驱动吸合，经系统约定延时(如：5ms)后mcu的i脚输出高电平使rl1、rl2同步吸合，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全闭合，机器处于加热状态；当发出停止加热指令时，mcu的i脚输出低电平使rl1、rl2同步断开，系统约定延时后mcu的g脚输出1个脉冲高电平使rl4驱动断开，此时，负载输出端：lo、no、eo三极呈现完全断开状态，机器停止加热；远程控制取决于人机界面的操作功能和不同的外接，如：红外线遥控，可以使用遥控器指令同样具备上述控制继电器通断操作功能。

十二、pe地线即e-eo强制闭合操作的功能：

任意通电状态时，长按人机界面上的按键系统约定时间(如：1.5s)时，此时，mcu的h脚输出1个脉冲高电平使rl3驱动吸合，e-eo保持接通状态；此状态在不断电的前提下维持系统约定时间，若在系统约定时间内断电则永久保持在接通状态，该状况可以检测地线e-eo之间的内阻，若超过系统约定时间(如：20s)以上仍保持在通电状态，上述操作功能将自动解除并依据系统当前状态自动执行预定程序。

与现有的出水断电控制相比，本发明具备了所有漏电保护插头的功能。地线pe回路采用磁保持式脉冲继电器解决了地线断开符合国标强制要求，也具备了pe回路接触电阻的电阻检测特征，同时具有：机械结构简单，触点采用继电器控制寿命长、控制功能扩展不受体积及电路板限制、不受系统电源带载能力限制、不受机械结构动作磨损限制等影响。本控制方法是将电控器隐藏在机器内部，解决了整体外观及安装问题。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。