專利名稱：快熱式電熱水器定溫出水裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種快熱式電熱水器定溫出水裝置，屬于用電作能源快速加 熱水溫供人們淋浴或做其它用處的熱水器。
背景技術：
目前市場上的快熱式電熱水器，要調整到淋浴時較合適的4(TC左右水溫，電 加熱功率、進水水溫、進水流量三者的關系是一種簡單的調配比例關系，進水 水溫低，進水流量大，所需加熱的電功率就要求大；進水水溫高，進水流量小， 所需加熱的電功率就要求小，這三者的關系都是通過手動反復調試來選^所需 的水溫，使用很不方便，特別是冷天就更難使用，越急越調不好。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是為了解決現(xiàn)有電熱水器存在的不足，提供一種快熱式 電熱水器定溫出水裝置，通過該裝置自身特殊結構，不論在什么季節(jié)，也不管 水溫的高低，只要開啟電熱水器開關，出來的水溫就能達到預先設定的溫度， 并且能恒定出水，給人們提供了一種先進的淋浴設施。
上述目的是這樣實現(xiàn)的快熱式電熱水器定溫出水裝置，包括電熱水器、顯 示控制部分、進水溫度傳感器、出水溫度傳感器、霍爾水流量傳感裝置以及微 電腦智能控制系統(tǒng)。在電熱水器殼體上安裝有溫度顯示屏、溫度設置部分，在 電熱水器進出水口部位分別安裝進水溫度傳感器、出水溫度傳感器，傳感器采 集的信號輸入單片機U2。人們在使用前設定好所需熱水的溫度，單片機U2就 按照該指令進行運算得到所需的出水溫度?；魻査髁總鞲醒b置則安裝在進水
口，由一個帶多個磁塊的輪子與輪子外側安裝的傳感器組成，傳感器采集的信 號輸入單片機U2，經(jīng)微電腦控制熱水器的電加熱功率，達到自動調節(jié)溫度的作
用。微電腦智能控制系統(tǒng)由單片機U2，穩(wěn)壓電源，漏電、加熱體翠熱報警電路， 霍爾水流量傳感裝置，顯示控制部分和輸出功率控制電路組成，其中U2為可編 程的單片機，穩(wěn)壓電源、輸出功率控制電路、漏電、加熱體過熱保護電路、進 水溫度傳感器、出水溫度傳感器、霍爾水流量傳感裝置、漏電探測裝置、漏電、 加熱體過熱報警電路均連接至U2，市電經(jīng)防干燒保護串聯(lián)至電加熱器RL1和可 控硅VT1、 VT2、變壓器T1初級，U2輸出信號給顯示控制部分。顯示控制部 分包括顯示屏、溫度設置部分和U3， U3是VFD驅動電路。熱水器的出水溫度 在32。C 55""C之間。
快熱式電熱水器定溫出水裝置，性能可靠，安全并節(jié)約能源，人們在使用 該產(chǎn)品前， 一次設定好所需熱水的溫度，打開電熱水器開關，不論進水水溫高 低、水流量適當變化(國家標準每分鐘3升左右)，'均能按照您設定的溫度提供 熱水。既使電壓不穩(wěn)定，也只需按電熱水器顯示屏面板上的溫度"加"或"減" 按鍵進行適當調節(jié)。方便實用，給人們的洗浴提供了極好的條件。

圖1為快熱式電熱水器定溫出水裝置結構示意圖 圖2為圖1溫度顯示屏放大圖 圖3為顯示屏內(nèi)部原理圖 —圖4為水流傳感調溫裝置結構示意圖 圖5驅動電路圖
圖6為快熱式電熱水器定溫出水裝置電路圖
圖7快熱式電熱水器定溫出水裝置控制方框圖具體實施方式
快熱式電熱水器定溫出水裝置，包括電熱水器(13)、顯示控律lj部分(8)、進
水溫度傳感器(6)、出水溫度傳感器(7)、霍爾水流量傳感裝置(9)以及微電 腦智能控制系統(tǒng)。在電熱水器殼體上安裝有溫度顯示屏(14)、溫度設置部分(5), 在電熱水器進出水口部位分別安裝進水溫度傳感器(6)、出水溫度傳感器(7), 傳感器采集的信號輸入單片機U2。人們在使用前通過數(shù)字指令裝置設定好所需 熱水的溫度，單片機U2就按照該指令進行運算得到所需的出水溫度。它通過顯 示屏(14)直觀地顯示出的溫度數(shù)字就是指令溫度，既使因電壓不穩(wěn)定出現(xiàn)微 小的溫度變化，也只需手動調節(jié)顯示屏上的"加"或"減"按鍵進行適當調節(jié)， 通過微電腦智能控制實現(xiàn)快熱式電熱水器按指令溫度"定溫出水"。霍爾水流量 傳感裝置(9)則安裝在進水口，由一個帶多個磁塊(17)的輪子(16)與輪子 外側安裝的傳感器(18)組成，傳感器采集的信號輸入單片機U2。水流量大， 輪子轉的快，輸出信號就密；水流量小，輪子轉的慢，輸出信號就疏，該信息 經(jīng)微電腦控制熱水器的電加熱功率，達到自動調節(jié)溫度的作用。當停止進水， 電熱水器就自動斷電，但它不是一個簡單的水流大、輸出信號就密、功率就加 大；水流小、輸出信號就少、功率就調小的簡單裝置，它還受進水水溫變化的 影響。比如說當指令溫度為4(TC,進水水溫為6'C,進水流量為每分鐘3升， 水流傳感輸出的信號為5000次，加熱功率自調為6.5KW;當指令溫度還是40 °C,進水水溫為26。C，進水流量為每分鐘3.5升，水流傳感輸出的信號為6000 次，加熱功率會自動調為4KW。所以它不是一種簡單的輸出信號密功率就大， 反之則小的簡單裝置，而是一種智能傳感裝置。當快熱式電熱水器顯示屏顯示
指令溫度(如40°C)時，具有特殊結構的發(fā)熱包內(nèi)通過不同的水流量，發(fā)熱包
進水口水流傳感裝置發(fā)出不同的傳感信號；發(fā)熱包內(nèi)進入不同溫度的水體，控 制系統(tǒng)接收到溫度變化的信號(當停止進水或進水水溫達到指令,溫度時，電熱 水器會自動斷電)，根據(jù)指令溫度參數(shù)變化、進水量參數(shù)變化、進水溫度參數(shù)變 化、電加熱方式的變化，經(jīng)過微電腦智能控制系統(tǒng)復雜的運算，自動選擇需要 的電加熱功率，從而達到快熱式電熱水器出來的水溫基本就是指令溫度(因電 壓不穩(wěn)定的變化等原因，水溫可能有1 2'C誤差，但可以通過顯示屏上的加、 減鍵調控，不會產(chǎn)生波動，不影響使用)。微電腦智能控制系統(tǒng)由單片機U2, 穩(wěn)壓電源(1)，漏電、加熱體過熱報警電路(11)，霍爾水流量傳感裝置(9)， 顯示控制部分(8)和輸出功率控制電路(3)組成，其中U2為可編程的單片機， 穩(wěn)壓電源(1)、輸出功率控制電路(3)、漏電、加熱體過熱保護電路(4)、進 水溫度傳感器(6)、出水溫度傳感器(7)、霍爾水流量傳感裝置(9)、漏電探 測裝置(10)、漏電、加熱體過熱報警電路(11)均連接至U2，市電經(jīng)防干燒 保護(2)串聯(lián)至電加熱器RL1和可控硅VT1、 VT2、變壓器T1初級，U2輸出 信號給顯示控制部分。顯示控制部分包括顯示屏(14)、溫度設置部分(5)和 U3, U3是VFD驅動電路。驅動電路采用VFD熒光屏顯示，霍爾水流量傳感器 (18)采集水流控制通水通電，雙路測溫探頭采集溫度，高靈敏漏電保護，3只
按鍵開關設定溫度，能達到設定溫度與出水溫度不超過土rc的控制精度。熱水
器的出水溫度在32'C 55i:之間。 -工作過程如下
1、接通交流電源后，220V市電經(jīng)L2濾波后送至變壓器T1分三路輸入一 路供VFD1燈絲電壓， 一路經(jīng)二極管D5、電容C5濾波得到一20V直流電壓，
該電壓為驅動電路集成塊提供下拉電平VEE,同時又通過限流電阻R40加至 VFD的22、 23腳。另一路經(jīng)二極管D1、 D2全波整流，電容器C1、 C2、 C3、 C4、穩(wěn)壓塊Ul、電感L3穩(wěn)壓濾波后獲得5V直流電壓提供給U2S U5， 12V直 流電壓提供給繼電器K1。
2、電路圖中，Ll為漏電互感器，正常無漏電時，直穿互感器的火線、零線 作為互感器的初級，此時合成磁通量為零，次級無感應電流產(chǎn)生，三極管Q1基 極無觸發(fā)信號，繼電器Kl不動作，電加熱器正常發(fā)熱，當人體接觸火線或發(fā) 熱元件RL1的火線與大地漏電，觸電電流直接從火線與地泄漏而不從零線回流， 此時互感器合成磁通量不再為零，互感器次級立即產(chǎn)生感生電流，通過二極管 D3、電阻R31、觸發(fā)三極管Ql,輸出低電平到單片機U2的18腳，經(jīng)U2的5 腳輸出電流使三極管Q4截止，繼電器K1失電，停止加熱，同時U2的20腳輸 出約為30HZ的脈沖電流，驅動發(fā)光二極管LED1頻閃。
3、水流量采集經(jīng)接線端子JP2的1腳輸出10.2 75HZ脈沖給單片機U2的 19腳，獲得控制信號，去調節(jié)熱水器的加熱功率，采集經(jīng)出水傳感器RP6、進 水傳感器RP7、電阻R4、 R5、電容C8取樣后給單片機U2的13、 14、 15、 16 腳，通過單片機U2計算偏差量(即設定溫度值與實際溫度值之差)，并對偏差 值進行處理，對偏差值通過PID計算，調節(jié)比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)， 從而獲得理想的控制溫度效果。
4、 U3是1/4 1A1占空比的VFD驅動電路，包含ll個段輸出口， 6個柵輸 出口， 5個段/柵選擇輸出口， l個顯示儲存器、控制電路、鍵掃描電路。串行數(shù) 據(jù)通過CTL、 CLK、 DIN3線串行接口連接至單片機U2的26、 28、 29腳去控制 VFD1顯示屏驅動集成塊，熱水器的出水溫度設計在32"C 55'C之間，偏差量
的變化在一個字節(jié)內(nèi)，采用單字節(jié)加減運算，最后將計算結果轉化為TO初值以
控制定時，每次開機出水溫度設計為40°C，可按按鍵開關S1(ADD加)、S2(SUB 減)鍵調整出水溫度。當進水溫度超過設置溫度時，三極管Q4^電平切斷繼電 器K1，相應加熱元件RL1不工作，相反則自動加溫。當出水溫度超過55'C時， 單片機U2的5腳輸出觸發(fā)信號給三極管Q4 ,經(jīng)Q4輸出高電平切斷繼電器Kl, 相應加熱元件RL1停止工作，可防止燙傷。
5、 輸出功率本電路采用軟起動控制可控硅VT1、 VT2，以減小沖擊電流對 其它家用電器的干擾。在交流電壓過零點啟動定時器，并關閉輸出口U2的2、 4腳。當定時器溢出時產(chǎn)生中斷。進入中斷可控硅導通，在下一個過零點到來時， 可控硅自行關斷，程序同時關閉輸出口U2的2、 4腳，啟動定時器，如此反復， 即能產(chǎn)生移相作用，控制可控硅VT1、 VT2導通程度，在輸出口得到不同加熱 功率，從而實現(xiàn)定溫出水。
6、 VFD驅動集成電路U3、 CTL、 CLK、 DIN串行口獲得信號后；U3的1腳 輸出信號給顯示屏的3腳點亮沐浴頭標志，U3的2腳輸出信號點亮顯示屏的4 腳，相應部位為商標AWT、溫度。C， IB的3腳輸出信號點亮顯示屏的5腳，即 數(shù)碼管d段。U3的4、 5、 7 18各腳輸出信號點亮顯示屏數(shù)碼管a、 b、 c、 d、 e、 f、 g各段，U3的19 21腳輸出信號逐步點亮顯示屏加熱標志，反映出逐步 加熱的過程。VFD1顯示屏1、 2、 22、 23各腳為3V交流電壓輸入。
權利要求1.一種快熱式電熱水器定溫出水裝置，包括電熱水器(13)、顯示控制部分(8)、進水溫度傳感器(6)、出水溫度傳感器(7)、霍爾水流量傳感裝置(9)以及微電腦智能控制系統(tǒng)，其特征在于a、在電熱水器殼體上安裝有溫度顯示屏(14)、溫度設置部分(5)，b、在電熱水器進出水口部位分別安裝進水溫度傳感器(6)、出水溫度傳感器(7)，傳感器采集的信號輸入單片機U2；c、霍爾水流量傳感裝置(9)則安裝在進水口，由一個帶多個磁塊(17)的輪子(16)與輪子外側安裝的傳感器(18)組成，傳感器采集的信號輸入單片機U2；d、微電腦智能控制系統(tǒng)由單片機U2，穩(wěn)壓電源(1)，漏電、加熱體過熱報警電路(11)，霍爾水流量傳感裝置(9)，顯示控制部分(8)和輸出功率控制電路(3)組成，其中U2為可編程的單片機，穩(wěn)壓電源(1)、輸出功率控制電路(3)、漏電、加熱體過熱保護電路(4)、進水溫度傳感器(6)、出水溫度傳感器(7)、霍爾水流量傳感裝置(9)、漏電探測裝置(10)、漏電、加熱體過熱報警電路(11)均連接至U2，市電經(jīng)防干燒保護(2)串聯(lián)至電加熱器RL1和可控硅VT1、VT2、變壓器T1初級，U2輸出信號給顯示控制部分(8)，顯示控制部分(8)包括溫度顯示屏(14)、溫度設置部分(5)和U3，U3是VFD驅動電路。
2.據(jù)權利要求1所述的快熱式電熱水器定溫出水裝置，其特征在于熱水器 的出水溫度在32'C 55。C之間。
專利摘要本實用新型涉及一種快熱式電熱水器定溫出水裝置，屬于用電作能源快速加熱水溫供人們淋浴或做其它用處的熱水器。包括電熱水器(13)、顯示控制部分(8)、進水溫度傳感器(6)、出水溫度傳感器(7)、霍爾水流量傳感裝置(9)以及微電腦智能控制系統(tǒng)。目前市場上的快熱式電熱水器，要調整到淋浴時較合適的40℃左右水溫，都是通過手動反復調試來選擇所需的水溫，使用很不方便。而本裝置使用前設定好水溫，用時打開電熱水器開關，便能顯示設定的溫度(可以調整)，不論水溫高低、水流量適當變化，熱水器出來的水溫與設定溫度基本一致。
文檔編號F24H9/20GK201066203SQ20072010477
公開日2008年5月28日 申請日期2007年7月6日 優(yōu)先權日2007年7月6日
發(fā)明者劉關泰 申請人:劉關泰