具有電量顯示功能的電熱水器的製作方法
2023-05-02 06:25:06
專利名稱：具有電量顯示功能的電熱水器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電熱水器，尤其是一種具有電量顯示功能的電熱水器，屬於家用電器技術領域。
背景技術：
隨著人類環境保護意識的增強和對能源消耗的日益關注，人們已逐漸自覺地將節省能源和日常生活緊密聯繫在一起，這種自覺性尤其體現在注重從各個方面節約用電。
電熱水器是人們生活中用電量較大的家用電器，適時預熱、避開峰時等措施對於節約用電、合理用電無疑都具有一定的積極意義。然而，這些常規性的節電措施並不能達到最大限度節電的目的。為此，熱水器行業陸續開發了電腦控制的智能化產品，使電熱水器具有多種工作模式(例如定時模式、中溫保溫模式、普通模式等)，並逐漸形成了要節能就要在智能化上下功夫的共識。無論從目前熱水器行業的產品開發動態，還是從商業宣傳策劃，都可以明顯看到這一點。由此還導致了對不同工作模式能耗差異的忽視。
在此情況下，申請人本著實踐是檢驗真理唯一標準的科學精神，經過大量的市場調查和反覆的實驗分析，認識到在目前的科技發展水平下，將電熱水器的智能化作為最大限度節電的研究發展方向實際上是一種偏見，各種智能型熱水器的工作模式對能耗的影響是不容忽視的。由於熱水器的使用環境和條件複雜多變，不同的使用者難以遵循雷同的使用規律，因此單純依靠現有的智能化控制電熱水器的工作模式實際上是無法根據熱水器使用者的個人生活習慣，選擇最合理、最經濟的工作方式，從而實現個性化的、最大限度的節約電能。
調查發現，目前的電熱水器消費者絕大多數不僅具有節能意識，而且具有科學使用熱水器的足夠知識基礎。因此，只有將熱水器的智能控制與消費者的合理選擇控制相結合，才有可能在複雜多變的使用環境和條件下，走出一條實現最大限度節省電能的新路來。
遺憾的是，據申請人了解，目前的電熱水器上均無電量顯示裝置。雖然一般家庭的總線裝有電錶，但該表只能計量家庭的總用電情況，對單獨電器的用電難以認定。因此，用戶無法藉助總線電錶了解電熱水器的實際用電情況，更談不上通過對熱水器不同的設置、使用，直觀了解熱水器的用電量數據，理性地掌握熱水器的耗電規律，從而合理設置使用模式，明智調整使用參數。
發明內容
本發明的要解決的技術問題是在現有電熱水器的基礎上，通過挖掘控制電路的潛力，提出一種具有電量顯示功能的電熱水器，從而使用戶得以根據對用電情況的直觀了解，理性地設置使用模式、調整使用參數，達到最大限度節約電能的目的。
為了達到以上發明目的，本發明具有電量顯示功能的電熱水器包括安裝在殼體中內膽、安置在內膽中的電加熱裝置、用以控制電加熱裝置的控制器，所述控制器中含有微電腦處理電路、顯示輸出電路以及顯示屏，此外還包括電源電壓採樣電路，所述電源電壓採樣電路的輸入端接電熱水器電源，輸出端接微電腦處理電路的採樣信號輸入口，所述微電腦處理電路的顯示信號輸出端通過顯示輸出電路接顯示屏。
為了能夠消除電源電壓波動因素對實際能耗的影響，顯示出符合實際情況的耗電量參數，微電腦處理電路中含有提供預定時段的計時器，記錄標準電壓下基準A/D值(模擬量/數字量轉換值)以及額定功率的存儲器，計算預定時段實際採樣電壓平均A/D值、並以該平均A/D值與基準A/D值之比乘以額定功率求出該預定時段實際功率的運算器，將預定時段與對應實際功率之積(即預定時段能耗值)累加求和的累加器，累加器與顯示信號輸出電路連通。
這樣，當用戶使用熱水器時，採樣電路不斷將熱水器的實際工作電壓信號傳輸到微電腦處理電路，微電腦處理電路將模擬量的電壓信號轉換成反映採樣到的電壓值大小的數字量信號，經運算處理後，計算出足夠精確的累計能耗，並通過顯示輸出電路，將功率消耗等有關數值直觀地顯示在顯示屏上。籍此，用戶可以根據顯示的實際參數，總結出理性的節省用電、合理用電的預設置模式、使用方式等，使電熱水器的使用更趨科學化，最大限度地節省電能。
本發明的技術方案建立在打破偏見、以及深入挖掘現有技術潛力的基礎上，在幾乎不增加成本的情況下，使電熱水器新增了實現最大限度節省電能所需的實用功能，因此具有創造性。
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1為本發明實施例一的電路原理圖。
圖2為圖1實施例微電腦的處理流程框圖。
具體實施例方式
實施例一本實施例具有電量顯示功能的電熱水器在原有電熱水器的基礎上設計，包括安裝在殼體中的內膽、安置在內膽中的電加熱裝置(圖中未示出)，其控制電加熱裝置的控制器電路與電量顯示電路融合在一起。如圖1所示，設定輸入電路F的信號輸出端分別接MCU處理電路中型號為MC68HC908JL3的單片機晶片U1的6、17、22-26腳，用戶可以根據需要，進行水溫、加熱時間等預定參數設置。測溫器件通過接插口電路G中CON8的2埠接上述單片機晶片U1的檢測信號輸入端12腳，該單片機晶片的控制輸出端10腳通過插口CON8中的3、4腳外接控制加熱裝置——電加熱棒的繼電器。因此，可以通過對電加熱棒的通斷控制，使熱水器的水溫符合設定要求。
電量顯示電路主要由電源電壓採樣電路C、MCU處理電路B、顯示輸出電路A組成。電源變壓器次級輸出的電壓整流為直流後，通過採樣電路C中的電阻分壓，再通過採樣電路的輸出端接MCU處理電路的單片機晶片U1的A/D口11腳，從而將反映電源實際電壓的採樣電壓信號輸入單片機的A/D口。MCU處理電路B的顯示信號輸出端，即單片機晶片U1的15腳通過主要由兩4060移位寄存器晶片構成的顯示輸出電路A外接顯示屏。
可以認為，MCU處理電路的單片機中含有提供預定時段的計時器，記錄標準電壓下基準A/D值(模擬量數據化轉換值)以及額定功率的存儲器，計算預定時段實際採樣電壓平均A/D值、並以該平均A/D值與基準A/D值之比乘以額定功率求出該預定時段實際功率的運算器，將預定時段與對應實際功率之積累加求和的累加器，累加器與顯示信號輸出電路連通。
因此工作時，單片機可以通過電壓採樣電路連續採集反映電源電壓波動的採樣電壓，並計算採樣電壓在很短預定時段的平均A/D值，同時以電源電壓為220V時的A/D值作為基準值，與瞬間平均A/D值計算出瞬間加熱功率係數。再求此係數與熱水器額定功率以及預定時段的乘積，即可算出預定時段的實際消耗電能。通過連續計算預定時段的實際消耗電能，並不斷疊加求和後，即得出連續時間的累積消耗電能，通過顯示輸出電路A直觀顯示在顯示屏上。
以上採樣、運算、顯示形成圖2所示流程的連續動態過程(預定時段取36秒)，此過程可以足夠的精確度將電熱水器實際能耗直觀的實時反映在屏幕上。
此外，本實施例的圖1中還包括由4060B分頻振蕩晶片及其外部晶振電路組成的時鐘電路H，接單片機晶片U1的6腳，可以提高定時的精確度。後備電源電路E可以在掉電時保持單片機的設置。由三極體T2-T4構成的繼電器驅動電路D分別與單片機晶片U1的相應控制端連接，用於輸出控制實現功率切換功能的繼電器。
由於本實施例的電熱水器不僅可以顯示加熱溫度、時間等常規參數，還可以在成本增加有限的情況下，較為準確地顯示實際累計消耗的用電量，因此為用戶根據顯示的實際用電量參數，總結出可以節省用電、合理用電的預設置模式、使用方式等，創造了條件，從宏觀上更有利於節省能源。具體些說，本實施例將電量顯示功能和熱水器結合使用，給用戶明確的測量出在各種工作模式下的用電能耗，因此使用戶可以根據個人生活習慣，選擇最合理、最經濟的工作方式，個性化、最大限度的節約能源。改變以往用戶只能根據熱水器提供的工作模式來調整個人的生活習慣，滿足個性化的生活需求。
實際使用時，用戶利用電量顯示裝置可以量化在不同洗浴習慣、不同加熱方式下熱水器的用電量，以便用戶根據個人需求及時調整加熱方式，即可以通過設置不同的加熱方式，利用電量顯示裝置，確切的觀察到不同加熱方式下的熱水器工作能耗，再結合個人的需求，合理選擇熱水器的各種工作模式，以達到節約能源的目的，做到明明白白的消費。
本實施例的電熱水器可以很方便地進行以下不同使用情況的能耗實驗
1、在定時模式下，溫度設定為75℃，按照每天兩次用水需求，分別設置2檔定時，定時一為4:00-6:00，定時二為15:00-17:00，每次排水量為60L設定溫度75℃的熱水；2、在中溫保溫工作模式下，溫度設定為75℃，排水時間和排水量與定時模式下相同；3、在普通工作模式下，溫度設定為75℃，排水時間和排水量與定時模式下相同；以上三種情況實驗的結果對比見下表
又如同一臺熱水器在相同環境條件下，設置不同的加熱溫度的24小時保溫能耗的差異；
由此可見，同一臺熱水器在相同環境條件下，設置不同的工作模式時，能耗存在顯著差異，理性地選擇設置工作模式和設定條件，顯然可以在保證滿足使用需求的情況下，節省可觀的電能。
不通過採取電量顯示的措施，上述能耗差異是難以為使用者清醒認識，併合理利用、節省電能的。從此意義上講，本實施例的電熱水器與現有同類產品相比，具有顯著的實質性特點和突出的進步。
總之，本實施例具有電量顯示功能的電熱水器進一步挖掘了控制電路的潛力，在成本發幾乎不增加的情況下，使其具有了新的實用功能，此功能增加了電熱水器的可選擇性，使人機之間可以形成最為科學的配合關係，為最大限度節省電能創造了條件。
除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。其擴展應用可以延及到其它能耗較大的產品中，如空調、電冰箱等。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
權利要求
1.一種具有電量顯示功能的電熱水器，包括安裝在殼體中的內膽、安置在內膽中的電加熱裝置、用以控制電加熱裝置的控制器，所述控制器中含有微電腦處理電路、顯示輸出電路以及顯示屏，其特徵在於還包括電源電壓採樣電路，所述電源電壓採樣電路的輸入端接電熱水器電源，輸出端接微電腦處理電路的採樣信號輸入口，所述微電腦處理電路的顯示信號輸出端通過顯示輸出電路接顯示屏。
2.根據權利要求1所述具有電量顯示功能的電熱水器，其特徵在於所述微電腦處理電路中含有提供預定時段的計時器，記錄標準電壓下基準A/D值以及額定功率的存儲器，計算預定時段實際採樣電壓平均A/D值、並以該平均A/D值與基準A/D值之比乘以額定功率求出該預定時段實際功率的運算器，將預定時段與對應實際功率之積累加求和的累加器，累加器與顯示信號輸出電路連通。
3.根據權利要求1或2所述具有電量顯示功能的電熱水器，其特徵在於所述微電腦處理電路為MCU處理電路，所述採樣電路由分壓電阻構成，電源變壓器次級輸出電壓整流為直流後通過採樣電路中的分壓電阻，接MCU處理電路的A/D口。
4.根據權利要求3所述具有電量顯示功能的電熱水器，其特徵在於所述MCU處理電路的顯示信號輸出端通過由移位寄存器晶片構成的顯示輸出電路外接顯示屏。
5.根據權利要求4所述具有電量顯示功能的電熱水器，其特徵在於還包括由分頻振蕩晶片及晶振電路組成的時鐘電路，所述時鐘電路接所述MCU處理電路中單片機晶片的時鐘端。
全文摘要
本發明涉及一種用於電熱水器等電加熱用品中的具有電量顯示功能的電熱水器。該電熱水器包括安裝在殼體中的內膽、安置在內膽中的電加熱裝置、用以控制電加熱裝置的控制器，所述控制器中含有微電腦處理電路、顯示輸出電路和顯示屏，此外還包括電源電壓採樣電路，所述電源電壓採樣電路的輸入端接電熱水器電源，輸出端接微電腦處理電路的採樣信號輸入口，所述微電腦處理電路的顯示信號輸出端通過顯示輸出電路接顯示屏。當用戶使用熱水器時，可以根據顯示的實際用電量參數，總結出可以節省用電、合理用電的預設置模式、使用方式等，使電熱水器的使用更趨科學化。
文檔編號F24H1/20GK1779379SQ20041006551
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月19日 優先權日2004年11月19日
發明者丁威, 邱步, 王暉, 萬華新 申請人:艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司