專利名稱：熱水器節(jié)能控制儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及重量和溫度的控制裝置。尤其是能夠全自動地控制水量和水溫的無壓式熱水器控制儀。屬于電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，公知的電熱水器多為承壓式熱水器。這種熱水器對能源的浪費主要表現(xiàn)在不論用戶一次使用多少熱水，它的盛水箱里總是滿滿的熱水。而且，每天的24小時不斷地恒溫加熱。造成能源浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種熱水器節(jié)能控制儀。該控制儀能根據(jù)用戶一次使用的熱水量全自動地確定熱水器水箱里的進水量；根據(jù)用戶開始使用熱水的時間全自動地確定熱水器開始加熱的時間。避免給多余冷水加熱及每天24小時的恒溫加熱。實現(xiàn)了熱水器的全自動節(jié)能及安全使用。該控制儀亦可用于光電型太陽能熱水器。
本發(fā)明的技術(shù)方案是在控制儀的外殼內(nèi)設(shè)置電路。所述的電路包括有時間設(shè)定顯示及控制電路，水溫、水量設(shè)定顯示及控制電路，水溫、水量顯示電路，用水、補水及電加熱互鎖電路。繼電器KA3的常開觸點KA3-1和電加熱器RR串聯(lián)后接220伏交流電源，構(gòu)成的電加熱電路。繼電器KA2的常開觸點KA2-1和電磁閥EV串聯(lián)后接220伏交流電源，構(gòu)成的進補水電路。
變壓器T、二極管D1～D4、電容C1～C4及穩(wěn)壓集成電路IC1組成12伏直流穩(wěn)壓電源電路。給整個控制電路提供12伏直流電源。變壓器T的初級端接220伏的交流電源。二極管D1～D4組成橋式整流電路，橋式整流電路的兩輸入端接變壓器的次級端。橋式整流電路的負(fù)極輸出端作地，正極輸出端與穩(wěn)壓集成電路IC1的1腳相接。IC1的2腳接地，輸出端3腳提供12伏直流電壓。1C1的型號為W7812。電容C1～C4起濾波作用。C1的正極接IC1的1腳，負(fù)極接地；C4的正極接IC1的3腳，負(fù)極接地。
由單片機IC2、電子鍵盤SB1-7及三極管VT1、繼電器KA1等構(gòu)成時間設(shè)定及控制電路。電阻R1與R2串聯(lián)組成分壓器，經(jīng)二極管D5為單片機IC2提供5伏直流電源。R2一端接地，另一端接R1。R1的另一端接12伏電源(IC1的3腳)。D5的正極端接R1和R2的連結(jié)點，負(fù)極端接單片機IC2的電源正極。C5是濾波電容，正極端接D5的負(fù)極，C5的負(fù)極端接地。單片機IC2的輸出端經(jīng)電阻R3接晶體三極管VT1的基極。VT1的發(fā)射極接地，集電極接繼電器KA1的工作線圈一端，KA1的工作線圈的另一端接12伏電源。D6是續(xù)流二極管，它和KA1的工作線圈并聯(lián)，但其正極應(yīng)接VT1的集電極。低功耗單片微處理機IC2，型號為4EC8700。它僅僅處理與時間有關(guān)的數(shù)據(jù)，它可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間程序輸出高、低電平。經(jīng)三極管VT1去驅(qū)動繼電器KA1。從而控制“水量控制電路”和“水溫控制電路”的電源通斷。
把每天的24小時交替地分為幾個“用水時間段”和“非用水時間段”。設(shè)定單片機在整個用水時間段輸出高電平。從而VT1飽和導(dǎo)通，KA1得電。KA1的常閉點斷開、常開點閉合?！八靠刂齐娐贰睌嚯姴还ぷ鳌！八疁乜刂齐娐贰钡秒姽ぷ?。“水溫控制電路”把“水溫傳感電路”傳送來的實際水溫與預(yù)先設(shè)定的水溫相比較，由繼電器KA3控制“加熱電路”工作與否。到了非用水時間段，單片機輸出低電平。從而VT1截止，KA1斷電。KA1的常閉點閉合、常開點斷開?！八疁乜刂齐娐贰睌嚯姡Ｖ构ぷ鳌！八靠刂齐娐贰钡秒姽ぷ鳌Ｔ谶@段時間里，“水量控制電路”把“水量傳感電路”傳送來的實際水量與預(yù)先設(shè)定的水量相比較，由繼電器KA2控制“進水電路”應(yīng)該向水箱里補足多少冷水。
“水量傳感電路”的負(fù)極端接地，正極端接12伏直流電源(IC1的3腳)。輸出端經(jīng)電阻R7接集成電路IC4的同相輸入端。電阻R5的一端接12伏直流電源，另一端接可調(diào)電阻R9的一端，
R9的另一端接地，R9的滑動端接電阻R8的一端，R8的另一端接IC4的反相輸入端。IC4的輸出端經(jīng)R16接數(shù)字表頭。電阻R10的一端接IC4的同相輸入端，另一端接地。電阻R14的一端接IC4的輸出端，另一端接IC4的反相輸入端。水箱里的實際水量經(jīng)“水量傳感電路”轉(zhuǎn)換成電壓信號，傳送給IC4校正放大。由IC4輸出到數(shù)字表頭顯示出水量多少。
電阻R4的一端接地，另一端經(jīng)KA1-1接12伏直流電源。R4的滑動端經(jīng)電阻R6接集成電路IC3的同相輸入端。IC3的反相輸入端經(jīng)電阻R13接IC4的輸出端。IC3的輸出端經(jīng)電阻R12接三極管VT2的基極。VT2的發(fā)射極接地，集電極接繼電器KA2的工作線圈一端，KA2的工作線圈的另一端經(jīng)KA1-1接12伏電源。D7是續(xù)流二極管，它和KA2的工作線圈并聯(lián)，但其正極應(yīng)接VT2的集電極。發(fā)光二極管ED1的負(fù)極接VT2的集電極，另一端經(jīng)電阻R15接D7的負(fù)極。調(diào)節(jié)R4可設(shè)定水箱里的進水量。在非用水時間段里，當(dāng)水箱里的實際水量低于設(shè)定的水量時，IC3輸出高電平，從而VT2飽和導(dǎo)通，ED1得電發(fā)光；KA2也得電，KA2-1閉合。從而，進水閥EV得電打開，向水箱里補水。當(dāng)水箱里的水達到設(shè)定的水量時，IC3輸出低電平，從而VT2截止，ED1斷電熄滅；KA2也斷電，KA2-1斷開，進水閥EV斷電關(guān)閉。電阻R11一端接R4的滑動端，另一端接數(shù)字表頭。由數(shù)字表頭顯示設(shè)定的水量。
“水溫傳感電路”的負(fù)極端接地，正極端接12伏直流電源(IC1的3腳)。輸出端經(jīng)電阻R22接集成電路IC6的同相輸入端。IC6的反相輸入端經(jīng)R24接地，IC6的輸出端經(jīng)R28接數(shù)字表頭。電阻R23的一端接IC6的同相輸入端，另一端接地。電阻R27的一端接IC6的輸出端，另一端接IC6的反相輸入端。水箱里的實際水溫經(jīng)“水溫傳感電路”轉(zhuǎn)換成電壓信號，傳送給IC6校正放大。由IC6輸出到數(shù)字表頭顯示出水溫高低。
電阻R19的一端接地，另一端經(jīng)KA1-1接12伏直流電源。R19的滑動端接二極管D8的正極，D8的負(fù)極經(jīng)電阻R21接集成電路IC5的同相輸入端。IC5的反相輸入端經(jīng)電阻R26接IC6的輸出端。IC5的輸出端經(jīng)電阻R25接晶閘管VS的陽極，VS的陰極接三極管VT3的基極。VT3的發(fā)射極接地，集電極接繼電器KA3的工作線圈一端，KA3的工作線圈的另一端經(jīng)KA1-1接12伏電源。D11是續(xù)流二極管，它和KA3的工作線圈并聯(lián)，但其正極應(yīng)接VT3的集電極。發(fā)光二極管ED2的負(fù)極接VT3的集電極，另一端經(jīng)電阻R131接D11的負(fù)極。調(diào)節(jié)R19可設(shè)定水箱里的水溫。在用水時間段里，當(dāng)水箱里的實際水溫低于設(shè)定的水溫時，IC5輸出高電平。如果晶閘管VS導(dǎo)通，從而VT3飽和導(dǎo)通，ED2得電發(fā)光；KA3也得電，KA3-1閉合。電加熱器RR得電工作，給水箱里的水加溫。當(dāng)水箱里的水達到設(shè)定的水溫時，IC5輸出低電平，從而VT2截止，ED2斷電熄滅；KA3也斷電，KA3-1斷開，電加熱器斷電關(guān)閉。發(fā)光二極管ED3與二極管D10、D9正串聯(lián)后，其負(fù)極端接地，正極端接DE2的正極端。電加熱結(jié)束，VT3截止，DE3發(fā)光。電阻R20一端接R19的滑動端，另一端接數(shù)字表頭。由數(shù)字表頭顯示設(shè)定的水溫。
電容C7的一端經(jīng)KA1-1接12伏直流電源，另一端經(jīng)電阻R30接地。晶閘管VS的控制極經(jīng)電阻R29接C7和R30的連結(jié)點。用水時間段開始時，“水溫控制電路”得電。電容C7開始充電，電壓經(jīng)R29加到晶閘管VS的控制極，晶閘管VS導(dǎo)通。隨著電容C7充電的結(jié)束。晶閘管VS的控制極電壓也降為零。當(dāng)水溫加熱到設(shè)定的溫度時，IC5輸出轉(zhuǎn)為零。晶閘管阻斷。在以后的用水時間里，如果水溫降到了設(shè)定的溫度以下。IC5就會再次輸出高電平。但是，由于晶閘管VS的控制極電壓已降為零，品閘管VS不能導(dǎo)通。所以，“加熱電路”不能再次工作。到用水時間段結(jié)束，也就是非用水時間段開始。整個“水溫控制電路”斷電。電容C7通過電阻R19及R30放電，為下一次晶閘管VS導(dǎo)通作好準(zhǔn)備。
集成電路IC2、IC4、IC5和IC6采用一塊LM324集成電路。LM324內(nèi)含四只相同的獨立的運算放大器，分別作為IC2、IC4、IC5和IC6。
本發(fā)明的有益效果是，在不影響用戶使用熱水的同時，全自動地節(jié)約了能量。電路簡單，運行安全可靠。


圖中T是變壓器。D1～D11是二極管。ED1～ED3發(fā)光二極管。VZ是穩(wěn)壓二極管。C1～C7是電容器。R1～R31是電阻器；其中R4、R10、R14、R18及R19、R27是可調(diào)電阻器。IC1～IC6是集成電路。VT1～VT3是晶體三極管。VS是晶閘管。KA1是繼電器，KA1-1是它的常開常閉觸點。KA2是繼電器，KA2-1是它的常開觸點。KA3是繼電器，KA3-1是它的常開觸點。RR是電加熱器。EV是交流電磁閥。C5的正極端接D5的負(fù)極，C5的負(fù)極端接地。單片機IC2的輸出端經(jīng)電阻R3接晶體三極管VT1的基極。VT1的發(fā)射極接地，集電極接繼電器KA1的工作線圈一端，具體實施方式
在附圖中，變壓器T的初級端接220伏的交流電源。二極管D1～D4組成橋式整流電路，橋式貉流電路的兩輸入端接變壓器的次級端。橋式整流電路的負(fù)極輸出端作地，正極輸出端與穩(wěn)壓集成電路IC1的1腳相接。IC1的2腳接地，3腳是12伏直流電源的輸出端。電容C1的正極接IC1的1腳，負(fù)極接地；C4的止極接IC1的3腳，負(fù)極接地；C2的一端接IC1的1腳，另一端接IC1的2腳；C3的一端接IC1的2腳，另一端接IC1的3腳。電阻R2一端接地，另一端接電阻R1。R1的另一端接IC1的3腳。D5的正極端接R1和R2的連結(jié)點，負(fù)極端接單片機IC2的電源正極。C5的正極端接D5的負(fù)極，C5的負(fù)極端接地。單片機IC2的輸出端經(jīng)電阻R3接晶體三極管VT1的基極。VT1的發(fā)射極接地，集電極接繼電器KA1的工作線圈一端，KA1的工作線圈的另一端經(jīng)接IC1的3腳。D6和KA1的工作線圈并聯(lián)，但其正極應(yīng)接VT1的集電極。
“水量傳感電路”的負(fù)極端接地，正極端接IC1的3腳。輸出端經(jīng)電阻R7接集成電路IC4的同相輸入端。電阻R5的～端接IC1的3腳，另一端接可調(diào)電阻R9的一端，R9的另一端接地，R9的滑動端接電阻R8的一端，R8的另一端接IC4的反相輸入端。IC4的輸出端經(jīng)R16接數(shù)字表頭。電阻R10的一端接IC4的同相輸入端，另一端接地。電阻R14的一端接IC4的輸出端，另一端接IC4的反相輸入端。
電阻R4的一端接地，另一端經(jīng)KA1-1接IC1的3腳。R4的滑動端經(jīng)電阻R6接集成電路IC3的同相輸入端。IC3的反相輸入端經(jīng)電阻R13接IC4的輸出端。IC3的輸出端經(jīng)電阻R12接三極管VT2的基極。VT2的發(fā)射極接地，集電極接繼電器KA2的工作線圈一端，KA2的工作線圈的另一端經(jīng)KA1-1接IC1的3腳。D7和KA2的工作線圈并聯(lián)，但其正極應(yīng)接VT2的集電極。發(fā)光二極管ED1的負(fù)極接VT2的集電極，另一端經(jīng)電阻R15接D7的負(fù)極。電阻R11一端接R4的滑動端，另一端接數(shù)字表頭。
“水溫傳感電路”的負(fù)極端接地，正極端接IC1的3腳。輸出端經(jīng)電阻R22接集成電路IC6的同相輸入端。IC6的反相輸入端經(jīng)R24接地，IC6的輸出端經(jīng)R28接數(shù)字表頭。電阻R23的一端接IC6的同相輸入端，另一端接地。電阻R27的一端接IC6的輸出端，另一端接IC6的反相輸入端。
電阻R19的一端接地，另一端經(jīng)KA1-1接IC1的3腳。R19的滑動端接二極管D8的正極，D8的負(fù)極經(jīng)電阻R21接集成電路IC5的同相輸入端。IC5的反相輸入端經(jīng)電阻R26接IC6的輸出端。IC5的輸出端經(jīng)電阻R25接晶閘管VS的陽極，VS的陰極接三極管VT3的基極。VT3的發(fā)射極接地，集電極接繼電器KA3的工作線圈一端，KA3的工作線圈的另一端經(jīng)KA1-1接IC1的3腳。D11和KA3的工作線圈并聯(lián)，但其正極應(yīng)接VT3的集電極。發(fā)光二極管ED2的負(fù)極接VT3的集電極，另一端經(jīng)電阻R131接D11的負(fù)極。發(fā)光二極管ED3與二極管D10、D9正串聯(lián)后，其負(fù)極端接地，正極端接DE2的正極端。電阻R20一端接R19的滑動端，另一端接數(shù)字表頭。電容C7的一端經(jīng)KA1-1接IC1的3腳，另一端經(jīng)電阻R30接地。晶閘管VS的控制極經(jīng)電阻R29接C7和R30的連結(jié)點。
調(diào)節(jié)R4可設(shè)定水箱里的進水量。調(diào)節(jié)R19可設(shè)定水箱里的水溫。
權(quán)利要求
1.一種熱水器節(jié)能控制儀，在控制儀外殼內(nèi)設(shè)置電路，其特征是所設(shè)置的電路包括有時間設(shè)定及控制電路，用水、補水及電加熱互鎖電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器節(jié)能控制儀，其特征是單片機IC2的輸出端經(jīng)電阻R3接晶體三極管VT1的基極，VT1的發(fā)射極接地，集電極接繼電器KA1的工作線圈一端，KA1的工作線圈的另一端接IC1的3腳，構(gòu)成的時間設(shè)定及控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器節(jié)能控制儀，其特征是繼電器KA2的工作線圈一端接VT2的集電極，另一端經(jīng)KA1-1接IC1的3腳；繼電器KA3的工作線圈一端接VT3集電極，另一端經(jīng)KA1-1接IC1的3腳，構(gòu)成的電加熱用水與補水互鎖電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器節(jié)能控制儀，其特征是電容C7的一端經(jīng)KA1-1接IC1的3腳，另一端經(jīng)電阻R30接地，晶閘管VS的控制極經(jīng)電阻R29接C7和R30的連結(jié)點，晶閘管VS的陽極經(jīng)電阻R25接IC5的輸出端，VS的陰極接三極管VT3的基極，構(gòu)成的電加熱與安全用水互鎖電路。
全文摘要
一種熱水器節(jié)能控制儀。它是在控制儀的外殼內(nèi)，時間設(shè)定及控制電路，水溫、水量設(shè)定及控制電路，水溫、水量顯示電路，用水、補水及電加熱互鎖電路順序電連接。每天到了設(shè)定的用水時間段，加熱電路得電工作。水箱里的水溫升到設(shè)定的水溫時，加熱電路自動斷電并鎖死。確保安全用水。在整個用水時間段，進補水電路也被鎖死。在整個非用水時間段，加熱電路亦然鎖死，進補水電路得電工作。水箱里的水補到設(shè)定的水量，進補水電路斷電，停止補水。實現(xiàn)了根據(jù)用戶一次使用的熱水量全自地確定熱水器水箱里的進水量；根據(jù)用戶開始使用熱水的時間全自地確定熱水器開始加熱的時間。避免了給多余冷水加熱及每天24小時的恒溫加熱。
文檔編號F24H1/08GK101089760SQ20061008598
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者蔡可健 申請人:蔡可健