专利名称：一种电热开水器全自动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电热开水器全自动控制装置。
目前集体单位使用的大容积电热开水器，多采用机械式或电子温度传感器通过相应的控制部件或电路来控制，其控制精度低、稳定性差，使用单位必须进行自适调节、加水控制也多采用机械自动控制方法，因此水开控制装置常常失灵，以及生开水混合等问题十分突出。而采用沸腾方式因采用自动补给水装置，及术沸腾过程带动水的流动，生产出来的水未必全面煮开，更谈不上沸腾除氯的功能。
本实用新型根据水沸腾时产生大量汽泡，汽泡使水的局部电阻值发生明显变化的物理现象，提出一种利用水位检测探头来检测水位和水的沸腾状态，从而实现加水和加热的全自动控控制装置，保证不受大气压等环境变化影响和保证水开，以及解决生开水混合等问题。
本实用新型其特征在于在原电热开水器的水箱(1)对应于加热器(2)的上方安装一只上水位检测探头(3)，在上水位检测探头(3)和加热器(2)的高程之间安装一只下水位检测探头(4)，上、下水位检测探头(3)、(4)均与控制电路(5)连接并采用直流供电，控制电路(5)包括整形放大电路(14)和(15)、延时电路(16)、触发器(17)和(18)、开机复位电路(19)、计数器(20)、功率开关(21)和(22)，功率开关(21)和(22)可采用继电器或通过耦合器控制可控硅，功率开关(21)和(22)分别串联在进水阀(6)和加热器(2)的电源回路中，控制电路(5)的连接方式是上、下水位检测探头(3)和(4)的输出端分别连接到整形放大电路(14)和(15)的输入端，整形放大电路(14)的输出端串接延时电路(16)到触发器(17)的R端，整形放大电路(15)和复位电路(19)的输出端同时连接到触发器(17)的S端，触发器(17)的输出端同时连接到功率开关(21)的输入端、触发器(18)的S端和计数器(20)的R端，整形放大电路(14)的输出端连接计数器(20)的输入端，计数器(20)和整形放大电路(15)的输出端同时连接到触发器(18)的R端，触发器(18)的输出端连接功率开关(22)的输入端，功率开关(21)和(22)分别控制进水阀(6)和加热器(2)。
本实用新型的实现过程是，开机时复位电路(19)使触发器(17)置位，通过功率开关(21)使进水阀(6)打开进水，并使触发器(18)置位和使计数器(20)复位清零。当水箱内水位低于设定的下水位时，整形放大电路(15)强制触发器(18)复位，使功率开关(22)关闭，加热器(2)不工作，从而防止烧坏加热器(2)，只有当水位高于下水位时加热器(2)才工作，当水位高于设定上水位时，整形放大电路(14)由低电平转为高电平，经延时电路(16)延迟一定时间，保证水位淹过上水位时才使触发器(17)复位关闭进水阀(6)停止加水。加热至水沸腾时，大量汽泡使上水位检测探头(3)的电阻值发生显著变化，整形放大电路(14)输出相应变化的脉冲信号送计数器(20)计数，至输入脉冲数多于计数器(20)设定的数值时，使触发器(18)复位，通过功率开关(22)控制加热器(2)停止加热，完成一个自动加水和加热的控制过程。当用水量逐渐增大，使水箱内水位低于设定下水位时控制装置自动进入下一个循环控制过程。
本实用新型的特征在于任改上、下水位检测探头(3)和(4)为交流供电，并相应增加整流电路(23)和(24)再连接到整形放大电路(14)和(15)的输入端，以消除直流电源在阳极产生的阳极溶解造成的污染，还可增加单循环和全自动控制的选择功能，其方法是在整形放大电路(15)的输出端增加延时电路(26)再连接到触发器(17)的S端，在计数器(20)的输出端增加单循环选择电路(25)至触发器(17)的R端。还可增加恒温加热控制功能，其方法是在计数器(20)的输出端增加恒温电路(27)至功率开关(22)的输入端，恒温电路(27)的控制端连接到整形放大电路(15)的输出端。
本实用新型的特征在于上水位检测探头③的输出端接电阻R1、电容C2和反相器IC1输入端的交点，下水位检测探头(4)的输出端接电阻R2、电容C3和反相器IC2输入端的交点，反相器IC1的输出端并接电阻R3和二极管D2至电容C4和或非门IC5输入端的交点，或非门IC4和IC5、IC6和IC7各构成一个R-S触发器，反相器IC2的输出端接反相器IC3再串接电阻R4至或非门IC4的输入端，反相器IC9的输入端接电阻R9和电容C7的交点，反相器IC9的输出端接二极管D5至或非门IC4的输入端，或非门IC5的输出端接电阻R5至三极管Q1的b极和接电阻R6至或非门IC6的输入端、计数器IC8的R端和电容C5的交点，反相器IC1的输出端接计数器IC8的输入端，计数器IC8的输出端接二极管D3连接二极管D4、电阻R8、电容C6和或非门IC7的输入端的交点，或非门IC7的输出端接电阻R7至三极管Q2的b极，反相器IC3的输出端接二极管D4的另一端，三极管Q1和Q2分别控制继电器J1和J2，继电器J1和J2分别串接在进水阀F1和加热器W1的电源回路中，电阻R1、R2和R9的另一端均接电源的正极，电容C2、C3、C4、C5、C6、C7的另一端均接电源的负极，水箱与电源的负极一同接地。
其实施过程是当水位低于下术位或开机时反相器IC3和IC9产生高电平使由或非门IC4和IC5构成的R-5触发器触发，IC5输出高电平使Q1导通，继电器J1闭合使进水阀F1打开进水，同IC5使由或非门IC6和IC7构成的R-S触发器触发，但当水位低于下水位时IC3输出高电平，使IC6和IC7构成R-S触发器强制处于复位状态，控制加热器W1不工作；当水位高于上水位时，IC1输出高电平，经由R3、D2和C4构成的延时电路延时后，触发停止加水，并使计数器IC8处于计数状态；当加热至水沸腾时，因上水位检测探头(3)的电阻值发生显著变化，使IC1输出相应的脉冲信号并送计数器IC8计数，当计数值大于设定数时，输出高电平使触发器复位从而停止加热，完成一次全自动控制过程。
本实用新型在于计数器IC8的输出端串接开关K1和二极管D7至或非门IC5的输入端和电阻R18的交点，电阻R18的另一端接电阻R3和二极管D2的交点，在反相器IC3的输出端并接二极管D6和电阻R14至电阻R4和电容C8的交点，电容C8的另一端接电源的负极。当水开后IC8输出高电平，若打开K1使触发器强制复位从而起到单循环控制的选择作用，以免浪费多烧开一箱开水，若接水至转换状态时，由于有由R14、D6和C8构成的延时电路，延长再次加水时间，从而有利于接水人及时将开关打开至单循环状态，以接满一瓶不混生水的开水。
本实用新型的特征在于改上水位检测检头(3)和下水位检测探头(4)的输出端分别接电阻R1和二极管D9、电阻R2和二极D10的交点，电阻R1和R2接至交流电源，二极管D9和D10分别接至电阻R16、电容C2和反相器IC1输入端面交点及电阻R17、电容C3和反相器IC2输入端的交点，电阻R16和R17、电容C2和C3的另一端均接电源的负极，通过改用交流电源以减少直流电对水所造成的污染，同时可考虑增加恒温控制功能，其方法是在计数器IC8的输出端串接电阻R15和恒温开关Kt到三极管Q2的b极，反相器IC2的输出端至二极管D8至电阻R15和恒温开关Kt的交点。计数器IC8的输入端也可改接至反相器IC3的输出端。
本实用新型探头的结构和安装特征在于上、下水位检测探头(3)和(4)的结构是绝缘螺栓(8)的中心安设固定有外凸的探针(9)，探针(9)的另一侧通过导线(13)连接到控制电路(5)，上、下水位检测探头(3)、(4)通过防水垫圈(10)、垫片(11)和螺母(12)安装在水箱(1)上。为增加探头的灵敏度，绝缘螺栓及其表面宜采用表面不粘或增水性材料，且表面光滑，探针(9)采用不锈钢丝，外凸长度尽可能减短。
图1是本实用新型水位检测探头安装示意图图2是本实用新型水位检测探头的结构及安装大样示意图图3是本实用新型的基本电路原理图图4是本实用新型的另一种电路原理图图5是本实用新型的电路线路图图6是本实用新型的另一种电路线路图本实用新型由于采用水位检测探头、整形放大、延时、触发器、计数器、功率开关等来检测水位和水的沸腾状态，物理概念明确，由于触发器具有自动锁定的特性，因而具有全自动加水控制功能，且水开检测不受大气压变化等影响、检测精度高且可延时沸腾除氯、防止生开水混合及加热器受水位控制，具有缺水断电保护加热器的作用；增加单循环选择电路(25)和延时电路(26)，具有单循控制功能，可减少浪费能源和消除接开水至转换状态时防止生水混合的问题，增加恒温电路使其具有恒温加热的功能。本实用新型原理明确、电路简单，是一种成熟的产品，适用于集体单位的大容量全自动电热开水器，应用前景广阔。
以下结合附图和实施例对本实用新型的结构作进一步的描述。
实施例1如附
图1、2和5所示，由变压器B1，二极管D1和电容C1构成直流电源，在上水位检测探头(3)的输出端接电阻R1、电容C2和反相器IC1输入端的交点，下水位检测探头(4)的输出端接电阻R2、电容C3和反相器IC2输入端的交点，反相器IC1的输出端并接电阻R3和二极管D2至电容C4和或非门IC5输入的交点，或非门IC4和IC5、IC6和IC7各构成一个R-S触发器，反相器IC2的输出端接反相器IC3再串接电阻R4至或非门IC4的输入端，反相器IC9的输入端接电阻R9和电容C7的交点，反相器IC9的输出端接二极管D5至或非门IC4的输入端，或非门IC5的输出端接电阻R5至三极管Q1的b极和接电阻R6至或非门IC6的输入端、计数器IC8的R端和电容C5的交点，反相器IC1的输出端接计数器IC8的输入端，计数器IC8的输出端接二极管D3连接二极管D4、电阻R8、电容C6和或非门IC7输入端的交点，或非门IC7的输出端接电阻R7至三极管Q2的b极，反相器IC3的的输出端接二极管D4的另一端，三极管Q1和Q2分别控制继电器J1和J2，继电器J1和J2分别串接在进水阀F1和加热器W1的电源回路中，电阻R1、R2和R9的另一端均接电源的正极，电容C2、C3、C4、C5、C6、C7的另一端均接电源的负极，水箱与电源的负极一同接地。在反器IC3、或非门IC5和IC7、计数器IC8的输出端各接电阻R10、R11、R12、R13分别接发光二极管LED4、LED1、LED2、LED3至地，分别用指示缺水、加水、加热和水开四种状态。上下水位检测探头(3)和(4)的结构是绝缘螺栓(8)的中心安设固定有外凸的探针(9)，探针(9)的另一侧通过导线(13)连接控制电路(5)，上、下水位检测探头(3)、(4)通过防水垫圈(10)、垫片(11)和螺母(12)安装在水箱(1)上。绝缘螺栓采用聚四氟乙烯材料，探针采用0.1mm不锈钢针，外凸1mm，上水位检测探头(4)安装在加热器(2)上方3cm处。
图5中控制电路的变压器采用输出9V、3W，反相器IC1、IC2、IC3和IC9采用1片CD4069，或非门IC4～IC7采用1片CD4001，计数器IC8采用1片CD4040，三极管Q1和Q2采用C8050，二极管D1采用1N4001、D2至D5采用1N4048，电阻均采用W碳阻，继电器J1采用220V交流负载2A，继电器J2采用380V负载50A的，进水阀F1采用FSAC-3，其余元件无特殊要求。
实施例2附图6所示，改计数器IC8的输入端接反相器IC3的输出端，计数器IC8的输出端串接开关K1和二极管D7至或非门IC5的输入端和电阻R18的交点，电阻R18的另一端接电阻R3和二极管D2的交点，在反相器IC3的输出端并接二极管D6和电阻R14至电阻R4和电容C8的交点，电容C8的另一端接电源的负极，再在计数器IC8的输出端串接电阻R15和恒温开关Kt到三极管Q2的b极，反相器IC2的输出端至二极管D8至电阻R15和恒温开关Kt的交点。还改上水位检测检头(3)和下水位检测探头(4)的输出端分别接电阻R1和二极管D9、电阻R2和二极D10的交点，电阻R1和R2接至交流电源，二极管D9和D10分别接至电阻R16、电容C2和反相器IC1输入端的交点及电阻R17、电容C3和反相器IC2输入端的交点，电阻R16和R17，电容C2和C3的另一端均接电源的负极。
附图6中开关K1采用自锁开关，二极管D6至D6采用1N4048，恒温开关选取90～95℃，采用CS-7系列，直接安装在水箱的下方，其余同实施例1。
权利要求1.一种电热开水器全自动控制装置，其特征在于在原电热开水器的水箱(1)对应于加热器(2)的上方安装一只上水位检测探头(3)，在上水位检测探头(3)和加热器(2)的高程之间安装一只下水位检测探头(4)，上、下水位检测探头(3)、(4)均与控制电路(5)连接并采用直流供电，控制电路(5)包括整形放大电路(14)和(15)、延时电路(16)、触发器(17)和(18)、开机复位电路(19)、计数器(20)、功率开关(21)和(22)，功率开关(21)和(22)可采用继电器或通过耦合器控制可控硅，功率开关(21)和(22)分别串联在进水阀(6)和加热器(2)的电源回路中，控制电路(5)的连接方式是上、下水位检测探头(3)和(4)的输出端分别连接到整形放大电路(14)和(15)的输入端，整形放大电路(14)的输出端串接延时电路(16)到触发器(17)的R端，整形放大电路(15)和复位电路(19)的输出端同时连接到触发器(17)的S端，触发器(17)的输出端同时连接到功率开关(21)的输入端、触发器(18)的S端和计数器(20)的R端，整形放大电路(14)输出端连接计数器(20)的输入端，计数器(20)和整形放大电路(15)的输出端同时连接到触发器(18)的R端，触发器(18)的输出端连接功率开关(22)的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种电热开水器全自动控制装置，其特征在于任改上、下水位检测探头(3)和(4)为交流供电，并相应增加整流电路(23)和(24)再连接到整形放大电路(14)和(15)的输入端。
3.根据权利要1所述的一种电热开水器全自动控制装置，其特征在于整形放大电路(15)的输出端增加延时电路(26)再连接到触发器(17)的S端，在计数器(20)的输出端增加单循选择电路(25)至触发器(17)的R端。
4.根据权利要求2所述的一种电热开水器全自动控制装置，其特征在于整形放大电路(15)的输出端增加延时电路(26)再连接到触发器(17)的S端，在计数器(20)的输出端增加单循选择电路(25)至触发器(17)的R端。
5.根据权利要求1至4所述的一种电热开水器全自动控制装置，其特征在于在计数器(20)的输出端增加恒温电路(27)至功率开关(22)的输入端，恒温电路(27)的控制端连接到整形放大电路(15)的输出端。
6.根据权利要求1所述的一种电热开水器全自动控制装置，其特征在于上水位检测探头(3)的输出端接电阻R1、电容C2和反相器IC1输入端的交点，下水位检测探头(4)的输出端接电阻R2、电容C3和反相器IC2输入端的交点，反相器IC1的输出端并接电阻R3和二极管D2至电容C4和或非门IC5输入端的交点，或非门IC4和IC5、IC6和IC7各构成一个R-S触发器，反相器IC2的输出端接反相器IC3再串接电阻R4至或非门IC4的输入端，反相器IC9的输入端接电阻R9和电容C7的交点，反相器IC9的输出端接二极管D5至或非门IC4的输入端，或非门IC5的输出端接电阻R5至三极管Q1的b极和接电阻R6至或非门IC6的输入端、计数器IC8的R端和电容C5的交点，反相器IC1的输出端接计数器IC8的输入端，计数器IC8的输出端接二极管D3连接二极管D4、电阻R8、电容C6和或非门IC7的输入端的交点，或非门IC7的输出端接电阻R7至三极管Q2的b极，反相器IC3的输出端接二极管D4的另一端，三极管Q1和Q2分别控制继电器J1、J2，继电器J1和J2分别串接在进水阀F1和加热器W1的电源回路中，电阻R1、R2和R9的另一端均接电源的正极，电容C2、C3、C4、C5、C6、C7的另一端均接电源的负极，水箱与电源的负极一同接地。
7.根据权利要求6所述的一种电热开水器全自动控制装置，其特征在于计数器IC8的输出端串接开关K1和二极管D7至或非门IC5的输入端和电阻R18的交点，电阻R18的另一端接电阻R3和二极管D2的交点，在反相器IC3的输出端并接二极管D6和电阻R14至电阻R4和电容C8的交点，电容C8的另一端接电源的负极。
8.根据权利要求6所述的一种电热开水器全自动控制装置，其特征在于计数器IC8的输出端串接电阻R15和恒温开关Kt到三极管Q2的b极，反相器IC2的输出端接至二极管D8至电阻R15和恒温开关Kt的交点。
9.根据权利要求6至8所述的一种电热开水器全自动控制装置，其特征在于改上水位检测探头(3)和下水位检测探头(4)的输出端分别电阻R1和二极管D9、电阻R2和二极管D10的交点，电阻R1和R2接至交流电源，二极管D9和D10分别接至电阻R16、电容C2和反相器IC1输入端的交点及电阻R17、电容C3和反相器IC2输入端的交点，电阻R16和R17、电容C2和C3的另一端均接电源的负极。
10.根据权利要求1所述的一种电热开水器全自动控制装置，其特征在于上、下水位检测探头(3)和(4)的结构是绝缘螺栓(8)的中心安设固定有外凸的探针(9)，探针(9)的另一端通过导线(13)连接到控制电路(5)，上、下水位检测探头(3)、(4)通过防水垫圈(10)、垫片(11)和螺母(12)安装在水箱(1)上。
专利摘要一种电热开水器全自动控制装置,其特征在于在加热器的上方分别安装一只上水位和下水位检测探头,两探头均与控制电路连接,控制电路包括整形放大、延时、触发器、计数器和功率开关等,两组功率开关分别串联到进水阀和加热器的电源回路中。水位检测探头能准确检测水位和水的沸腾状态。控制电路简单可靠,具有全自动加水和加热、保证水开、沸腾除氯、防止生开水混合、缺水断电保护、节能、恒温等功能,是一种成熟的实用技术。
文档编号F24H9/20GK2307248SQ9720861
公开日1999年2月10日 申请日期1997年1月27日 优先权日1997年1月27日
发明者陈彦平 申请人:陈彦平