本實(shí)用新型涉及家電技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種防干燒裝置。
背景技術(shù):
即熱式飲水機(jī)(熱水器)是一種可以通過大功率發(fā)熱元件來快速加熱水流的飲水機(jī)(熱水器),主要通過電路控制水溫、流速、功率等,使水溫達(dá)到合適的需要溫度;即熱式飲水機(jī)(熱水器)因其具有即開即熱、能夠數(shù)秒內(nèi)啟動(dòng)加熱的特點(diǎn),而得到了廣泛應(yīng)用。
即熱式飲水機(jī)(熱水器)主要包括大功率發(fā)熱體,電路溫控系統(tǒng)、水泵或者(電磁閥)、功能固定架構(gòu)件等。因?yàn)榘l(fā)熱體的功率較大,常見的是單根2200W,3000W,甚至5000W等。目前應(yīng)用廣泛的是不銹鋼厚膜發(fā)熱管03,因不銹鋼管壁厚薄,熱量很快可以傳遞到水流中,因此效率非常高,但同時(shí)也給缺水保護(hù)帶來困難。因?yàn)楣β拭芏却螅诟蔁隣顟B(tài)下發(fā)熱管03能在5秒內(nèi)達(dá)到或超過500℃,直接把發(fā)熱管03燒毀。目前市場(chǎng)上大多的突跳保護(hù)開關(guān)等溫度型的保護(hù)開關(guān),都不能很好對(duì)發(fā)熱管03進(jìn)行保護(hù),因?yàn)闇囟缺Wo(hù)開關(guān)還沒有反應(yīng)過來,發(fā)熱管03已經(jīng)燒毀。因此如果能夠通過其他方式解決干燒問題,便可大大提高即熱式飲水機(jī)(熱水器)的安全性能以及使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本實(shí)用新型的目的在于提供一種防干燒裝置,其能提高即熱式熱水器的安全性能和使用壽命。
本實(shí)用新型的目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種防干燒裝置,包括紅外檢測(cè)器TR、可調(diào)電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R7、運(yùn)放OA、開關(guān)管、繼電器KA、二極管D1和二極管D2;紅外檢測(cè)器TR包括接收器,以及與接收器相匹配的發(fā)射器;
發(fā)射器的一端通過電阻R2和第一電源連接,接收器的一端和運(yùn)放OA的正向輸入端均通過電阻R3和第一電源連接,可調(diào)電阻R1的可調(diào)端和運(yùn)放OA的反相輸入端連接,運(yùn)放OA的輸出端和電阻R4的一端均與二極管D2的陰極連接,二極管D2的陽極與開關(guān)管的控制端連接,二極管D1的陽極和繼電器KA的線圈的一端均與開關(guān)管的輸入端連接,繼電器KA的觸點(diǎn)端通過電阻R7與交流電源連接;
電阻R4的另一端、運(yùn)放的電源端、可調(diào)電阻R1的一端、二極管D1的陰極和繼電器KA的線圈的另一端和第一電源連接;發(fā)射器的另一端、接收器的另一端、開關(guān)管的輸出端、MCU的地端、可調(diào)電阻R1的另一端和運(yùn)放OA的地端均接地;外部的發(fā)熱管通過繼電器KA的觸點(diǎn)端和交流電源連接。
作為優(yōu)選,還包括MCU、電阻R5和電阻R6;
運(yùn)放OA的輸出端、電阻R4的一端和二極管D2的陰極均與MCU的輸入端連接,MCU的輸出端和電阻R5的一端連接,電阻R5的另一端、二極管D2的陽極和電阻R6的一端均與開關(guān)管的控制端;MCU的電源端和第一電源連接,電阻R6的另一端接地。
作為優(yōu)選,MCU還用于根據(jù)運(yùn)放OA發(fā)送來的電平信號(hào),發(fā)送警報(bào)信號(hào)至外部的控制面板。
作為開關(guān)管的一種實(shí)施方式,所述開關(guān)管為N溝道的場(chǎng)效應(yīng)管Q1,所述場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極連接至二極管D2的陽極,二極管D1的陽極和繼電器KA的線圈的一端均與場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏極連接,場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極接地。當(dāng)然,開關(guān)管也可以采用P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管。
作為開關(guān)管的另一種實(shí)施方式,所述開關(guān)管為NPN三極管,所述NPN三極管的基極連接至二極管D2的陽極,二極管D1的陽極和繼電器KA的線圈的一端均與NPN三極管的集電極連接,NPN三極管的發(fā)射極接地。當(dāng)然,開關(guān)管也可以采用PNP三極管。
相比現(xiàn)有技術(shù),本實(shí)用新型的有益效果在于:通過紅外檢測(cè)器檢測(cè)外部水管中水流信號(hào),并通過水流信號(hào)控制外部發(fā)熱管的工作狀態(tài),防止發(fā)熱管發(fā)生干燒的危險(xiǎn),提高了即熱式加熱系統(tǒng)的安全性能和壽命。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的即熱式加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖一;
圖2為本實(shí)用新型的即熱式加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖二;
圖3為本實(shí)用新型的防干燒裝置的電路圖。
圖中:01、入水口;02、水泵;03、發(fā)熱管;04、出水口;05、電路控制模塊;11、接收器;12、發(fā)射器。
具體實(shí)施方式
下面,結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式,對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述:
即熱式加熱系統(tǒng),包括水路模塊和電路控制模塊05,如圖1至2所示,水路模塊包括入水口01、水泵02、發(fā)熱管03和出水口04;電路控制模塊05包括控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、防干燒裝置、控制面板和電源。入水口01、發(fā)熱管03和出水口04依次連接,水泵02用于控制水流從入水口01進(jìn)入,經(jīng)過發(fā)熱管03從出水口04流出;水流方向如圖1中的箭頭指向所示。
數(shù)據(jù)采集模塊用于采集水路模塊中的進(jìn)水溫度、出水溫度和出水容量信號(hào),以及用于采集電源的電壓信號(hào),并將采集信號(hào)發(fā)送至控制模塊;采集信號(hào)包括電壓信號(hào)、進(jìn)水溫度、出水溫度和出水容量信號(hào)。
具體的,數(shù)據(jù)采集模塊采集水容量信號(hào)的過程可以是但不限于:檢測(cè)出水口04的水流速度(例如水流傳感器),以及根據(jù)出水口04的截面面積進(jìn)行計(jì)算。
防干燒裝置用于采集入水口01中的水流信號(hào),并將水流信號(hào)發(fā)送至控制模塊。
控制面板用于將用戶輸入的控制信號(hào)發(fā)送至控制模塊,控制信號(hào)包括出水溫度、出水容量信號(hào)和開關(guān)控制信號(hào)等。
控制模塊用于根據(jù)控制信號(hào)控制水泵02和/或發(fā)熱管03的工作狀態(tài);還用于根據(jù)水流信號(hào)控制發(fā)熱管03的工作狀態(tài);以及根據(jù)采集信號(hào)控制水泵02和/或發(fā)熱管03的工作狀態(tài)。
其中,發(fā)熱管03為不銹鋼厚膜發(fā)熱管03,入水口01的進(jìn)水溫度通常為5℃~45℃,水流在發(fā)熱管03中被迅速加熱,當(dāng)水流到達(dá)出水口04時(shí),出水口04中的出水溫度為95℃;整個(gè)過程是連續(xù)工作,源源不斷生產(chǎn)開水。
電源為整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電。電源提供AC交流電源和控制器需要的直流DC電源。用戶通過選擇控制面板的功能,比如需要飲用開水(國(guó)家規(guī)定飲用開水的標(biāo)準(zhǔn)是92℃以上),用戶只需要在控制面板的溫度選擇按鈕上選擇需要的溫度,然后再選擇需要的出水的容量(比如200ML),再雙擊控制面板的工作出水的按鈕,控制模塊接收到用戶的控制信號(hào)后,馬上收集電壓信號(hào)、進(jìn)水溫度,控制發(fā)熱管03和水泵02的工作狀態(tài);具體的,發(fā)熱管03通電優(yōu)先,直到出水溫度大于92℃以后,水泵02才開始正常運(yùn)轉(zhuǎn),出水口04流出源源的開水。在即熱式開水器的工作過程中,MUC實(shí)時(shí)采集相關(guān)的采集信號(hào),合理控制發(fā)熱管03的運(yùn)行功率和水泵02的流量。確保出水溫度和容量達(dá)到用戶選擇的目標(biāo)值。
采用不銹鋼厚膜發(fā)熱管03作為換熱元件,電熱轉(zhuǎn)換效率大于98%;傳熱速度快,從25℃到95℃的開水,只需要3秒時(shí)間;功率衰減低,因采用鈀銀等稀土合金經(jīng)過高溫制成的不銹鋼厚膜發(fā)熱管03,其功率的衰減幾乎為零;在產(chǎn)品壽命方面,正常使用超過10000小時(shí)的壽命。綜合評(píng)測(cè)具有效率高、加熱速度快、功率衰減低、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
如圖3所示,控制模塊為MCU,電源包括第一電源和交流電源;第一電源為直流電源;
防干燒裝置包括紅外檢測(cè)器TR、可調(diào)電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、運(yùn)放OA、N溝道的場(chǎng)效應(yīng)管Q1(其主要實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能,當(dāng)然也可以三極管,例如NPN三極管,或者可控硅等其他開關(guān)管也均可實(shí)現(xiàn)其功能)、繼電器KA、二極管D1、二極管D2。紅外檢測(cè)器TR包括接收器11,以及與接收器11相匹配的發(fā)射器12。
發(fā)射器12的一端通過電阻R2和第一電源連接,接收器11的一端和運(yùn)放OA的正向輸入端均通過電阻R3和第一電源連接,可調(diào)電阻R1的可調(diào)端和運(yùn)放OA的反相輸入端連接,運(yùn)放OA的輸出端、電阻R4的一端和二極管D2的陰極均與MCU的輸入端連接,MCU的輸出端和電阻R5的一端連接,電阻R5的另一端、二極管D2的陽極和電阻R6的一端均與場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極(或者NPN三極管的基極)連接,二極管D1的陽極和繼電器KA的線圈的一端均與場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏極(或者NPN三極管的集電極)連接,繼電器KA的觸點(diǎn)端通過電阻R7與交流電源連接。
電阻R4的另一端、MCU的電源端、運(yùn)放的電源端、可調(diào)電阻R1的一端、二極管D1的陰極和繼電器KA的線圈的另一端和第一電源連接;發(fā)射器12的另一端、接收器11的另一端、電阻R6的另一端、場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極(或者NPN三極管的發(fā)射極)、MCU的地端、可調(diào)電阻R1的另一端和運(yùn)放OA的地端均接地。
發(fā)熱管03通過繼電器KA的觸點(diǎn)端和交流電源連接。
通過水對(duì)紅外線的吸收原理,水會(huì)吸收紅外線,因?yàn)樗肿邮强梢哉駝?dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的,振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)一般來說能量比較低,因而能級(jí)躍遷時(shí)吸收的能量也比較低,即低頻率的光,這部分頻率剛好位于紅外光區(qū),目前本防干燒裝置使用的紅外線波長(zhǎng)段在750NM~1500NM頻段。
防干燒裝置的工作原理為:通過可調(diào)電阻R1的可調(diào)端來設(shè)置入水口01中的水流正常以及缺水狀態(tài)的預(yù)設(shè)電阻值。紅外檢測(cè)器TR的發(fā)射端發(fā)送紅外信號(hào)至入水口01,入水口01中的水流吸收部分紅外信號(hào),并發(fā)送反饋紅外信號(hào)至紅外檢測(cè)器TR的接收端,并將反饋紅外信號(hào)發(fā)送至運(yùn)放OA的正向輸入端。水流信號(hào)和預(yù)設(shè)電阻值經(jīng)過運(yùn)放OA的比較后,輸出電平信號(hào);如果入水口01中的水流正常,則電平信號(hào)為高電平,二極管D2截止,場(chǎng)效應(yīng)管Q1(或者三極管)導(dǎo)通,繼電器KA的線圈勵(lì)磁,繼電器KA的觸點(diǎn)閉合;如果入水口01中的水流是缺水狀態(tài),則電平信號(hào)為低電平,此時(shí)A點(diǎn)的電壓低于B點(diǎn)的電壓,二極管D2導(dǎo)通,B點(diǎn)的電壓隨即下降,即場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極(或者NPN三極管的基極)閾值電壓降低,進(jìn)而導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)管Q1(或者三極管)截止,繼電器KA的線圈失磁,繼電器KA的觸點(diǎn)斷開,從而交流電源你無法為發(fā)熱管03供電,發(fā)熱管03停止工作。
當(dāng)MCU采集到運(yùn)放OA輸出的低電平時(shí),MCU輸出低電平,使得電阻R5和電阻R6失電,繼而導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極(或者NPN三極管的基極)閥值電壓降低,場(chǎng)效應(yīng)管Q1(或者三極管)截止,繼電器KA的線圈失磁,繼電器KA的觸點(diǎn)斷開,從而交流電源你無法為發(fā)熱管03供電,發(fā)熱管03停止工作。同時(shí)MCU的程序進(jìn)入報(bào)警模式,發(fā)送警報(bào)信號(hào)至控制面板,提醒用戶已經(jīng)發(fā)生缺水故障,需要斷電才可以消除報(bào)警;且MCU進(jìn)入鎖定狀態(tài),整個(gè)控制系統(tǒng)均不能操作。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于通過防干燒裝置和控制模塊實(shí)現(xiàn)了在時(shí)間上可以做到一旦發(fā)現(xiàn)缺水故障時(shí)候,10MS內(nèi)就可以斷開繼電器硬件電路,MCU在100MS內(nèi)實(shí)現(xiàn)斷電、報(bào)警、鎖機(jī)等連鎖操作;很好的保護(hù)了發(fā)熱管03的干燒危險(xiǎn),大大的提高了即熱型飲水機(jī)(熱水器)的使用安全性能和壽命。
入水口01的管道為透明管道,以使紅外信號(hào)可以被水流吸收。需要說明的是,紅外檢測(cè)器TR不僅可以用來檢測(cè)入水口01中的水流信號(hào),也可以檢測(cè)入水口01到發(fā)熱管03之間的水管之間的水流信號(hào),該水管也為透明管道。
在防干燒技術(shù)方面,采用新型的無接觸式的紅外線測(cè)量水流技術(shù),響應(yīng)速度快,基本能做到繼電器機(jī)械斷電的極速時(shí)間,能做到10MS以內(nèi)完成。
對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思,做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變,而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。