專利名稱：一種電熱開(kāi)水器多功能自動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電熱開(kāi)水器沸騰的多功能自動(dòng)控制裝置。
目前生活用的自動(dòng)電熱開(kāi)水器多采用雙金屬片式溫度繼電器、或電子溫度控制器、或通過(guò)采用微型電腦來(lái)控制加熱器的通斷等狀態(tài)，但雙金屬片溫度繼電器測(cè)量精度低、穩(wěn)定性差；電子溫度控制器精度較高，但仍受大氣壓變化等環(huán)境因素的影響；采用微電腦控制器價(jià)格高，且采用溫度傳感器，因而也未盡能消除水沸點(diǎn)變化等的影響。
本實(shí)用新型提出一種更簡(jiǎn)單、不受各地海撥高度不同和季節(jié)變化等環(huán)境因素影響的電熱開(kāi)水器多功能自動(dòng)控制裝置，它根據(jù)水沸騰時(shí)產(chǎn)生大量汽泡，汽泡使水的局部電阻值發(fā)生明顯變化的物理現(xiàn)象，利用水位檢測(cè)探頭來(lái)檢測(cè)水位變化和水的沸騰狀態(tài)，是一種簡(jiǎn)便而非常準(zhǔn)確的檢測(cè)和控制裝置。
本實(shí)用新型的特征在于在原電熱開(kāi)水器的內(nèi)膽(1)對(duì)應(yīng)于加熱器(2)的上方安裝一只水位檢測(cè)探頭(3)，水位檢測(cè)探頭(3)與控制電路(4)連接并采用直流供電，控制電路(4)包括計(jì)數(shù)器(5)和功率開(kāi)關(guān)(6)，功率開(kāi)關(guān)(6)可采用繼電器或通過(guò)耦合器控制可控硅，功率開(kāi)關(guān)(6)串聯(lián)在加熱器(2)的電源回路中，控制電路(4)的連接方式是水位檢測(cè)探頭(3)的輸出端連接計(jì)數(shù)器(5)的輸入端，選擇計(jì)數(shù)器(5)的一個(gè)輸出端連接到功率開(kāi)關(guān)(6)的輸入端，水位檢測(cè)探頭(3)的結(jié)構(gòu)是絕緣螺栓(7)的中心安設(shè)固定有外凸的探針(8)，探針(8)的另一端通過(guò)導(dǎo)線(9)連接到控制電路(4)，水位檢測(cè)探頭(3)通過(guò)防水墊圈(10)及螺母(11)等緊固件安裝在內(nèi)膽(1)上，內(nèi)膽(1)與控制電路(4)的負(fù)極一同接地，與水位檢測(cè)探頭(3)構(gòu)成電回路。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程是，接通電源后按復(fù)位開(kāi)關(guān)使計(jì)數(shù)器(5)清零功率開(kāi)關(guān)(6)導(dǎo)通，加熱器(2)工作。當(dāng)水沸騰時(shí)，產(chǎn)生大量氣泡，使水的局部電阻值發(fā)生明顯變化，通過(guò)水位檢測(cè)探頭使計(jì)數(shù)器(5)輸入端的電壓發(fā)生波動(dòng)，從而產(chǎn)生相應(yīng)的頻沖信號(hào)送入計(jì)數(shù)器(5)計(jì)數(shù)。當(dāng)水沸騰一定時(shí)間后，檢測(cè)到的氣泡數(shù)量多于設(shè)定的數(shù)值時(shí)，計(jì)數(shù)器(5)的輸出端轉(zhuǎn)為高電平，使功率開(kāi)關(guān)(6)關(guān)斷，停止加熱。為提高檢測(cè)靈敏度，絕緣螺栓或其表面宜采用表面不粘性或憎水性材料，且表面光滑，探針(3)的外露長(zhǎng)度盡可能短。
本實(shí)用新型的特征在于控制電路(4)在計(jì)數(shù)器(5)的輸入端前增設(shè)整形放大電路(12)。再將整形放大電路(12)和計(jì)數(shù)器(5)的輸出端分別連接到功率開(kāi)關(guān)(6)的輸入端和控制端，以進(jìn)一步提高檢測(cè)靈敏度和起到缺水?dāng)嚯姷谋Ｗo(hù)作用。
本實(shí)用新型的特征在于增加觸發(fā)器(13)，觸發(fā)器(13)的一個(gè)控制端與計(jì)數(shù)器(5)的復(fù)位端連接，觸發(fā)器(13)的輸出端和計(jì)數(shù)器(5)的低位輸出端分別連接到與門(mén)(14)的兩個(gè)輸入端，與門(mén)(14)的輸出端和計(jì)數(shù)器(5)的高位輸出端分別連接到或門(mén)(15)的兩個(gè)輸入端，或門(mén)(15)和整形放大電路(12)的輸出端分別連接到或非門(mén)(16)的兩個(gè)輸入端，或非門(mén)(16)的輸出端再連接到率開(kāi)關(guān)的(6)的輸入端。通過(guò)增加上述電路來(lái)實(shí)現(xiàn)再沸騰和長(zhǎng)沸除氯的功能選擇。若將水位檢測(cè)探頭(3)改用交流供電，并在共輸出端接整流電路(17)再連至計(jì)數(shù)器(5)或整形放大電路(12)的輸入端，則可消除直流電對(duì)水質(zhì)所造成的陽(yáng)極溶解的污染。
本實(shí)用新型其特征在于水位檢測(cè)探頭(3)的輸出端連接電阻R1，電容C2和計(jì)數(shù)器IC1輸入端的交點(diǎn)，選擇計(jì)數(shù)器IC1的一個(gè)輸出端接電阻R3至三極管Q1的b極，由三極Q1控制繼電器J1，繼電器J1控制開(kāi)關(guān)KJ并串聯(lián)在加熱器W1的電源回路中，計(jì)數(shù)器IC1的復(fù)位端接開(kāi)關(guān)AN1和電阻R2的交點(diǎn)，開(kāi)關(guān)AN1和電阻R1、電阻R2和電容C2的另一端分別接電源的正極和負(fù)極，電熱開(kāi)水器內(nèi)膽(1)與控制電路(4)的負(fù)極一同接地，與水位檢測(cè)探頭(3)構(gòu)成分壓回路。
本實(shí)用新型的特征在于計(jì)數(shù)器IC1的輸入端前再串聯(lián)反相器IC2和IC3，反相器IC2的輸出端接電阻R8至三極管Q1的b極，計(jì)數(shù)器IC1的輸出端接電阻R3至三極管Q2的b極，三極管Q2的c極和e極分別連接至三極管Q1的b極和e極，三極管Q2的c極和e極分別連接至三極管Q1的b極和e極。通過(guò)增加一只三極管使繼電器同時(shí)受水位控制，缺水時(shí)反相器IC2輸出低電平，使Q1截止，從而達(dá)到缺水?dāng)嚯姷谋Ｗo(hù)作用。為增加再沸騰和長(zhǎng)沸騰除氯的功能，選擇計(jì)算器IC1的一個(gè)高位和低位輸出端同時(shí)連接到開(kāi)關(guān)K1，再接電阻R3至三極管Q2的b極。
本實(shí)用新型的特征在于計(jì)數(shù)器IC1的輸入端前再串聯(lián)反相器IC2和IC3，由或非門(mén)IC4和IC5構(gòu)成R-S觸發(fā)器，或非門(mén)IC4的輸入端連接計(jì)數(shù)器IC1的復(fù)位端，或非門(mén)IC5的輸入端連接開(kāi)關(guān)AN2和電阻R8的交點(diǎn)，開(kāi)關(guān)AN2和電阻R8的另一端分別連接到電源的正極和負(fù)極，計(jì)數(shù)器IC1的低位輸出端連接電阻R10至或非門(mén)IC4的輸出端和二極管D3的交點(diǎn)，計(jì)數(shù)器IC1的高位輸出端接電阻R11至電阻R12和二極管D3的交點(diǎn)，電阻R12的另一端和反相器IC3的輸出端分別連接到或非門(mén)IC6的兩個(gè)輸入端，或非門(mén)IC6的輸出端串接電阻R13至光電耦合器IC8接電源的負(fù)極，光電耦合器IC8的輸出端串聯(lián)電阻R15再接到可控硅SCR的G極和T2極，可控硅SCR串聯(lián)在加熱器W1的電源回路中。上述電路由觸發(fā)器、電阻R10、R11和R12、二極管D3和或非門(mén)IC6構(gòu)成電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，且受缺水?dāng)嚯娤拗?，開(kāi)機(jī)后先控動(dòng)AN1，再按AN2即可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沸除氯的功能選擇。為減少直流供電造成水的污染，在水位檢測(cè)探頭(3)的輸出端接電阻R1和二極管D2的交點(diǎn)，二極管D2的另一端接電容C2和電阻R6及計(jì)數(shù)器IC1或反相器IC2輸入端的交點(diǎn)，電容C2和電阻R6的另一端均接電源的負(fù)極，電阻R11的另一端接交流電源。


圖1是本實(shí)用新型水位檢測(cè)探頭安裝示意圖圖2是本實(shí)用新型水位檢測(cè)探頭結(jié)構(gòu)及安裝大樣示意圖圖3是本實(shí)用新型的控制電路基本原理圖圖4是本實(shí)用新型的一種控制電路原理圖圖5是本實(shí)用新型的另一種控制電路原理圖圖6是本實(shí)用新型的基本控制電路線路圖圖7是本實(shí)用新型的一種控制電路線路圖圖8是本實(shí)用新型的另一種控制電路線路圖本實(shí)用新型由于采用水位檢測(cè)探頭和計(jì)數(shù)器來(lái)檢測(cè)水的沸騰狀態(tài)，物理概念明確，因而不受大氣環(huán)境變化的影響，檢測(cè)精度高和具有自動(dòng)延時(shí)選擇輸出的特點(diǎn)，適用于再沸騰和長(zhǎng)沸除氯水位檢測(cè)探頭采用交流供電，可消除直流電源對(duì)水造成的污染增加整形放大電路，能進(jìn)一步提高測(cè)量精度，及用于缺水和水沸騰狀態(tài)指示當(dāng)功率開(kāi)關(guān)同時(shí)受整形放大電路控制時(shí)，具有缺水?dāng)嚯姳Ｗo(hù)的功能，及當(dāng)水沸騰時(shí)、使功率自適調(diào)節(jié)降低，起到節(jié)能及防止水沸騰時(shí)外溢的問(wèn)題。采用觸發(fā)器、與門(mén)和或非門(mén)構(gòu)成電子選擇電路，可改手動(dòng)機(jī)械開(kāi)關(guān)為電子開(kāi)關(guān)，有利于整體設(shè)計(jì)。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1如附
圖1、2和6所示，由變壓器B1、二極管D1和電容C1提供直流電源，W1為主加熱器，W2為保溫用的副加熱器，絕緣螺栓(7)采用聚四氟乙烯材料，探針(8)采用0.5mm不銹鋼針，外露1mm，水位檢測(cè)探頭(3)通過(guò)防水墊圈(10)和螺母(11)安裝在加熱器(2)上方0.5cm處，探針(8)的另一端通過(guò)導(dǎo)線(9)連接到控制電路的電阻R1、電容C2和計(jì)數(shù)器IC1輸入端的交點(diǎn)，選擇計(jì)數(shù)器IC1的一個(gè)輸出端接電阻R3至三極管Q1的b極，由三極管Q1控制繼電器J1，繼電器J1的控制開(kāi)關(guān)KJ并串聯(lián)在加熱器W1的電源回路中，計(jì)數(shù)器IC1的復(fù)位端接開(kāi)關(guān)AN1和電阻R2的交點(diǎn)，開(kāi)關(guān)AN1和電阻R1、電阻R2和電容C2的另一端分別接電源的正極和負(fù)極，電熱開(kāi)水器內(nèi)膽(1)與控制電路(4)的負(fù)極一同接地，與水位檢測(cè)探頭(3)構(gòu)成四路。計(jì)數(shù)器IC1的輸出端同時(shí)接發(fā)光二極管LED1、LED2，發(fā)光二極管LED1、LED2分別接電阻R4和R5至電源的正極和負(fù)極，發(fā)光二極管LED1和LED2分別用于指示加熱和保溫狀態(tài)。
圖6中控制電路中變壓器B1可采輸入9V，2W，繼電器J1選用220V交流負(fù)載大于10A，計(jì)數(shù)器IC1采用CD4040，三極管Q1選用S8050，電阻選用W(wǎng)碳膜電阻，二極管D1選用IN4001，AN1為輕觸按鈕開(kāi)關(guān)，其余元件無(wú)特殊要求。
實(shí)施例2如附圖7所示，水位檢測(cè)探頭(3)的輸出端接電阻R1和二極管D2的交點(diǎn)，電阻R1的另一端改接至二極管D1和變壓器B1的交點(diǎn)，二極管D2的另一端接電容C2，電阻R6和反相器IC1的輸入端的交點(diǎn)，電容C2和電阻R6的另一端均接電源的負(fù)極，反相器IC2的輸出端再串接反相器IC3于計(jì)數(shù)器IC1的輸入端，反相器IC2的輸出端接電阻R3至三極管Q1的b極，計(jì)數(shù)器IC1的一個(gè)低位和高位輸出端同時(shí)接到開(kāi)關(guān)K1，再接電阻R3至三極管Q2的b極，三極管Q2的c極和e極分別連接到三極管Q1的b極和e極，在反相器IC3的輸出端接電阻R7至發(fā)光二極管LED3，用于指示缺水和水沸騰狀態(tài)。
圖7中反相器IC2、IC3的計(jì)數(shù)器IC1選用一片CD4060，三極管Q2選用C9014，二極管D2為IN4048，K1選用自鎖開(kāi)關(guān)，其余同實(shí)施方案1。
實(shí)施例3如附圖8所示，由或非門(mén)IC4和IC5構(gòu)成R-S觸發(fā)器，或非門(mén)IC4的輸入端連接計(jì)算器ICI的復(fù)位端，或非門(mén)IC5的輸入端連接開(kāi)關(guān)AN2和電阻R8的交點(diǎn)，開(kāi)關(guān)AN2和電阻R8的另一端分別連接到電源的正極和負(fù)極，計(jì)數(shù)器IC1的低位輸出端連接電阻R10至或非門(mén)IC4的輸出端和二極管D3的交點(diǎn)，計(jì)數(shù)器IC1的高位輸出端接電阻R11至電阻R12和二極管D3的交點(diǎn)，電阻R12的另一端和反相器IC3的輸出端分別連接到或非門(mén)IC6的兩個(gè)輸入端，或非門(mén)IC6的輸出端串接電阻R13、發(fā)光二極LED1至光電耦合器IC8接電源的負(fù)極，光電耦合器IC8的輸出端串聯(lián)電阻R15接可控硅SCR的G極和T2極，可控硅SCR串聯(lián)在加熱器W1的電源回路中。電阻R11和R12的交接點(diǎn)處接或非門(mén)IC7的輸入端，或非門(mén)IC7的輸出端再串接電阻R16，發(fā)光二極管LED2至電源的正極，或非門(mén)IC4的輸出端串接電阻R14、發(fā)光二級(jí)管LED4至電源的負(fù)極，用于指示選擇狀態(tài)，發(fā)光二極管LED1和LED2分別用于指示加熱和保溫狀態(tài)。
圖8中IC4～I(xiàn)C7采用1片CD4001，IC8采用MOC3020，可控硅SCR采用BCR10AM，AN2為輕觸按鈕開(kāi)關(guān)，其余同實(shí)施例2。
權(quán)利要求1.一種電熱開(kāi)水器多功能自動(dòng)控制裝置，其特征在于在原電熱開(kāi)水器的內(nèi)膽(1)對(duì)應(yīng)于加熱器(2)的上方安裝一只水位檢測(cè)探頭(3)，水位檢測(cè)探頭(3)與控制電路(4)連接并采用直流供電，控制電路(4)包括計(jì)數(shù)器(5)和功率開(kāi)關(guān)(6)，功率開(kāi)關(guān)(6)可采用繼電器或通過(guò)耦合器控制可控硅，功率開(kāi)關(guān)(6)串聯(lián)在加熱器(2)的電源回路中，控制電路(4)的連接方式是水位檢測(cè)探(3)的輸出端連接計(jì)數(shù)器(5)的輸入端，選擇計(jì)數(shù)器(5)的一個(gè)輸出端連接到功率開(kāi)關(guān)(6)的輸入端，水位檢測(cè)探頭(3)的結(jié)構(gòu)是絕緣螺栓(7)的中心安設(shè)固定有外凸的探針(8)，探針(8)的另一端通過(guò)導(dǎo)線(9)連接到控制電路(4)，水位檢測(cè)探頭(3)通過(guò)防水墊圈(10)及螺母(11)等緊固件安裝在內(nèi)膽(1)上，內(nèi)膽(1)與控制電路(4)的負(fù)極一同接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電熱開(kāi)水器多功能自動(dòng)控制裝置，其特征在于計(jì)數(shù)器(5)的輸入端前增設(shè)整形放大電路(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電熱開(kāi)水器多功能自動(dòng)控制裝置，其特征在于整形放大電路(12)和計(jì)數(shù)器(5)的輸出端分別連接到功率開(kāi)關(guān)(6)的輸入端和控制端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電熱開(kāi)水器多功能自動(dòng)控制裝置，其特征在于增加觸發(fā)器(13)，觸發(fā)器(13)的一個(gè)控制端與計(jì)數(shù)器(5)的復(fù)位端連接，觸發(fā)器(13)的輸出端和計(jì)數(shù)器(5)的低位輸出端分別連接到與門(mén)(14)的兩個(gè)輸入端，與門(mén)(14)的輸出端和計(jì)數(shù)器(5)的高位輸出端分別連接到或門(mén)(15)的兩個(gè)輸入端，或門(mén)(15)和整形放大電路(12)的輸出端分別連接到或非門(mén)(16)的兩個(gè)輸入端，或非門(mén)(16)的輸出端再連接到功率開(kāi)關(guān)(6)的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的一種電熱開(kāi)水器多功能自動(dòng)控制裝置，其特征在于水位檢測(cè)探頭(3)改用交流供電，其輸出端接整流電路(17)再連至計(jì)數(shù)器(5)或整形放大電路(12)的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電熱開(kāi)水器多功能自動(dòng)控制裝置，其特征在于水位檢測(cè)探頭(3)的輸出端連接電阻R1、電容C2和計(jì)數(shù)器IC1輸入端的交點(diǎn)，選擇計(jì)數(shù)器IC1的一個(gè)輸出端接電阻R3至三極管Q1的b極，由三極管Q1控制繼電器J1，繼電器J1控制開(kāi)關(guān)KJ并串聯(lián)在加熱器W1的電源回路中，計(jì)數(shù)器IC1的復(fù)位端接開(kāi)關(guān)AN1和電阻R2的交點(diǎn)，開(kāi)關(guān)AN1和電阻R1、電阻R2和電容C2的另一端分別接電源的正極和負(fù)極，電熱開(kāi)水器內(nèi)膽(1)與控制電路(4)的負(fù)極一同接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電熱開(kāi)水器多功能自動(dòng)控制裝置，其特征在于計(jì)數(shù)器IC1的輸入端前再串聯(lián)反相器IC2和IC3，反相器IC2的輸出端接電阻R8至三極管Q1的b極，計(jì)數(shù)器IC1的輸出端接電阻R3至三極管Q2的b極，三極管Q2的C極和e極分別連接至三極管Q1的b極和e極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電熱開(kāi)水器多功能自動(dòng)控制裝置，其特征在于選擇計(jì)數(shù)器IC1的一個(gè)高位和低位輸出端同時(shí)連接開(kāi)關(guān)K1，再接電阻R3至三極管Q2的b極。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電熱開(kāi)水器多功能自動(dòng)控制裝置，其特征在于計(jì)數(shù)器IC1的輸入端前再串聯(lián)反相器IC2和IC3，由或非門(mén)IC4和IC5構(gòu)成R-S觸發(fā)器，或非門(mén)IC4的輸入端連接計(jì)數(shù)器IC1的復(fù)位端，或非門(mén)IC5的輸入端連接開(kāi)關(guān)AN2和電阻R8的交點(diǎn)，開(kāi)關(guān)AN2和電阻R8的另一端分別連接到電源的正極和負(fù)極，計(jì)數(shù)器IC1的低位輸出端連接電阻R10至或非門(mén)IC4的輸出端和二極管D3的交點(diǎn)，計(jì)數(shù)器IC1的高位輸出端接電阻R11至電阻R12和二極管D3的交點(diǎn)，電阻R12的另一端和反相器IC3的輸出端分別連到或非門(mén)IC6的兩個(gè)輸入端，或非門(mén)IC6的輸出端串接電阻R13至光電耦合器IC8接電源的負(fù)極，光電耦合器IC8的輸出端串聯(lián)電阻R15再接到可控硅SCR的G極和T2極，可控硅SCR串聯(lián)在加熱器W1的電源回路中。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9所述的一種電熱開(kāi)水器多功能自動(dòng)控制裝置，其特征在于水位檢測(cè)探頭(3)的輸出端接電阻R1和二極管D2的交點(diǎn)，二極管D2的另一端接電容C2和電阻R6及計(jì)數(shù)器IC1或反相器IC2輸入端的交點(diǎn)，電容C2和電阻R6的另一端均接電源的負(fù)極，電阻R1的另一端接交流電源。
專利摘要一種電熱開(kāi)水器多功能自動(dòng)控制裝置,其特征在于在原熱水器的內(nèi)膽對(duì)應(yīng)于加熱器的上方安裝一只水位檢測(cè)探頭,探頭與控制電路連接,控制電路包括整形放大、計(jì)數(shù)器和功率開(kāi)關(guān)等,功率開(kāi)關(guān)串聯(lián)在加熱器的電源回路中。水位檢測(cè)探頭能檢測(cè)水位和水沸騰時(shí)汽泡使水的局部電阻值發(fā)生的明顯變化。具有控制電路簡(jiǎn)單、不受大氣環(huán)境影響、保證水開(kāi)、沸騰除氯、缺水?dāng)嚯姳Ｗo(hù)、水位和沸騰狀態(tài)指示、功率自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能,應(yīng)用前景十分廣闊。
文檔編號(hào)F24H1/20GK2307234SQ9720861
公開(kāi)日1999年2月10日 申請(qǐng)日期1997年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月27日
發(fā)明者陳彥平 申請(qǐng)人:陳彥平