自動變功率電熱水器控制器的製作方法
2023-04-24 06:09:56
專利名稱：自動變功率電熱水器控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電熱水器控制裝置，尤其是一種家庭用電熱水器的控制器，屬於家用電器技術領域。
背景技術：
隨著人們生活水平的提高，電熱水器已成為許多家庭不可或缺的常用家用電器。可是，由於電熱水器的功率較大，通常為數千瓦，而目前家庭單元的最大用電負荷是固定的，因此在較多的家用電器同時使用時，普通電熱水器的自動運行(啟動)往往會造成用電負荷突然增大，並超過額定電負荷，結果造成跳閘斷電，給使用者帶來諸多不便。
申請人注意到，在電熱水器自動化控制的不斷改進過程中，出現了以申請日1998.10.23、申請號98225435.0，申請日2001.08.09、申請號01252975.3，以及申請日2001.08.09、申請號為01126436.5為代表的各種智能電熱水器。這些智能熱水器的控制器含有無線遙控電路，可以遙控實現有氧加熱、即開即熱、汽霧噴淋等各種控制功能，並能使電熱功率多檔選擇，以適合季節溫度變化，快速提供熱水。然而這類新型的電熱水器並未解決電熱水器運行可能導致的跳閘斷電問題。
實用新型內容本實用新型的要解決的技術問題是提出一種自動變功率電熱水器控制器，在該控制器的控制作用下，電熱水器應當能夠自動根據家庭單元使用電器的負荷情況，在功率餘量足夠大時，充分發揮電熱水器的加熱能力，以最大加熱功率迅速升溫，使用戶能及時使用熱水；而在監測到超過單元負荷之前，自動降低熱水器的功率，從而保證在允許的負荷下運行，避免超負荷斷電。
為了解決以上技術問題，本實用新型的自動變功率電熱水器控制器由採樣監測電路和判斷控制電路構成，所述採樣監測電路包括安裝在用戶電源輸入端的電流互感器和將電流互感器採樣信號傳遞給判斷控制電路的信號傳輸電路，所述判斷控制電路包括信號接收解調電路、判斷處理電路，以及外接電加熱器件的功率變換控制電路，所述信號接收解調電路的輸入端與所述採樣監測電路中的信號傳輸電路通訊聯繫，其輸出端接所述判斷處理電路的輸入端，所述判斷處理電路的控制輸出端接功率變換控制電路。
以上信號傳輸電路和信號接收解調電路的通訊聯繫可以是無線射頻發射和接收電路、網絡輸入和接收電路、電力載波通訊輸出和接收電路等各種無線和有線聯繫方式。
工作時，當用戶供電總電路上的負載電流遠小於家庭用電允許的額定值時，本實用新型的控制器允許電熱水器的電加熱器件以最大的加熱功率迅速加熱；當電流互感器監測到總電路中的用電負載電流接近家庭用電允許的額定值，有可能超負荷時，信號傳輸電路通過特定的通訊方式(例如無線射頻通訊、電力載波通訊、網絡、藍牙技術、寬帶無線通訊技術Wi-Fi等方式)將監測到的總用電電流信號傳輸到信號接收解調電路，進而輸入到判斷處理電路中進行判斷，由該電路的控制輸出端通過功率變換控制電路，自動降低熱水器的加熱功率(甚至停止加熱)，從而保證用戶家庭單元始終處於允許的用電符合範圍內，避免出現突然跳閘斷電等用電故障。
由此可見，本實用新型跳出了以往控制器設計只著眼於電熱水器自身加熱功能控制的框框，以簡單實用的外部監測電路與內部控制電路的有機結合，實現了整個家庭用電功率的自動合理分配，科學地避免了使用電熱水器引起的跳閘斷電現象。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
圖1為本實用新型一個實施例的採樣監測電路原理圖。
圖2為
圖1實施例的判斷控制電路原理圖。
具體實施方式
實施例一本實施例的自動變功率電熱水器控制器由
圖1的採樣監測電路和圖2的判斷控制電路構成。
圖1的採樣監測電路包括電流互感器J1與採樣處理晶片U1(PIC12F674)組成的採樣電路，主要由射頻發射集成塊U2(RF104BM)及其外圍器件構成的無線發射電路，以及向電路各部提供電能的並聯電池組DC1、DC2供電電路。電流互感器J1的輸出端接U1的3腳，再由該晶片的輸出端7腳接作為無線發射電路輸入端的U2晶片9腳，該U2晶片的7、8腳連接無線發射電路的發射天線。
上述供電電路的輸出端經採樣處理晶片U1通過兩三極體T1、T2控制的自保持繼電器JD1接射頻集成塊U2的工作電源端1腳，因此可以根據需要接通無線發射電路，避免電能的浪費。
圖2的判斷控制電路包括RF無線信號接收解調電路，MCU(Microprogrammed Control Unit微程序控制器)判斷處理電路，以及功率變換控制電路。RF無線信號接收解調電路由接收天線J1』、集成塊U1』(MICRF008MM)及其外圍器件構成，MCU判斷處理電路由MCU晶片U2』(MC68HC908QT2)及其外圍器件構成，功率變換控制電路由通過三腳插座J2外接的電熱水器加熱器件控制電路(為現有技術，圖中未示出)構成。其中，接收天線J1接RF無線信號接收解調電路的U1』輸入端2腳，經該U1』晶片解調後，由輸出端5腳接MCU判斷處理電路的U2』晶片輸入端5腳，MCU判斷處理電路U2』晶片的輸出端7腳通過三腳插座J2外接電熱水器加熱器件的控制電路。
接MCU晶片U2』接收端3腳的並聯開關S2、S3構成電流設定選擇電路，可以根據需要，設定本實用新型控制器的電流控制檔次，從而使其具有更強的適應性。
使用時，將電流互感器安裝在家庭單元的供電總電路上(通常安裝在用戶電錶或總電源空氣開關的下端子火線或零線處)。電流互感器採集的用戶用電線路的總電流負荷信號實時通過無線射頻通訊的方式，由無線發射電路發射出去，傳送至電熱水器中控制中的無線信號接收解調電路，進而由MCU判斷處理電路判斷採樣信號值是否有可能超過預先設定的功率閾值，並據此決定電加熱功率的增減，通過控制熱水器控制電路來調節電熱水器的加熱功率，使熱水器始終工作在用戶供電線路允許的最大功率狀態之下，避免跳閘斷電。
此外，本實施例的採樣監測電路和判斷控制電路實際上分別安置在發射板和接收板上，並分別接有編程開關和對應的4芯編程接插口。安裝後按以下步驟完成地址編碼操作1.置發射板和接收板在編程位置，用一根4芯排線連接發射板和接收板。接通接收板工作電源，此時接收板上LED熄滅，隨後產生20位隨機地址碼，並發送至發射板。當發送成功後，接收板上LED開始閃爍。此時斷開接收板電源，斷開連接排線，恢復發射板和接收板上的地址碼開關位置。
2.先後接通接收板和發射板電源，綠色LED點亮。確認地址編碼成功後，可以將發射板接入用戶總用電線路，監測用戶的用電功率，隨時向熱水器上的接收板發射信號控制熱水器調整加熱功率。
本實施例由於採用的無線射頻通訊的銜接方式，因此成本經濟，安裝方便，性能可靠。
容易理解，本實施例自動變功率電熱水器控制器也可以用於其他類似的家用電器。結果，既可以充分發揮家用電器最大的工作能力，又可以防止因其他電器的投入使用而造成跳閘引起使用的不便。除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護範圍。
權利要求1.一種自動變功率電熱水器控制器，由採樣監測電路和判斷控制電路構成，其特徵在於所述採樣監測電路包括安裝在用戶電源輸入端的電流互感器和將電流互感器採樣信號傳遞給判斷控制電路的信號傳輸電路，所述判斷控制電路包括信號接收解調電路、判斷處理電路，以及外接電加熱器件的功率變換控制電路，所述信號接收解調電路的輸入端與所述採樣監測電路中的信號傳輸電路通訊聯繫，其輸出端接所述判斷處理電路的輸入端，所述判斷處理電路的控制輸出端接功率變換控制電路。
2.根據權利要求1所述自動變功率電熱水器控制器，其特徵在於所述信號接收解調電路的輸入端與所述採樣監測電路中的信號傳輸電路通過無線通訊聯繫。
3.根據權利要求1所述自動變功率電熱水器控制器，其特徵在於所述信號接收解調電路的輸入端與所述採樣監測電路中的信號傳輸電路通過有線通訊聯繫。
4.根據權利要求2所述自動變功率電熱水器控制器，其特徵在於所述無線通訊為無線射頻通訊、藍牙技術、寬帶無線通訊Wi-Fi方式中的一種。
5.根據權利要求3所述自動變功率電熱水器控制器，其特徵在於所述有線通訊為電力載波通訊、網絡通訊中的一種。
6.根據權利要求5所述自動變功率電熱水器控制器，其特徵在於所述採樣監測電路包括電流互感器與採樣處理晶片組成的採樣電路，主要由射頻集成塊及其外圍器件構成的無線發射電路，以及向電路各部提供電能的供電電路；所述判斷控制電路包括無線信號接收解調電路，MCU判斷處理電路，以及功率變換控制電路，所述無線信號接收解調電路由集成塊及其外圍器件構成，所述MCU判斷處理電路由MCU晶片及其外圍器件構成，所述功率變換控制電路由電熱水器加熱器件繼電器控制電路構成。
7.根據權利要求6所述自動變功率電熱水器控制器，其特徵在於所述供電電路的輸出端經採樣處理晶片通過兩三極體控制的自保持繼電器接射頻電路的工作電源。
8.根據權利要求6所述自動變功率電熱水器控制器，其特徵在於還包括接所述MCU晶片接收端的並聯開關構成的電流設定選擇電路。
9.根據權利要求7或8所述自動變功率電熱水器控制器，其特徵在於所述採樣監測電路和判斷控制電路分別安置在發射板和接收板上，並分別接有編程開關和對應的編程接插口。
專利摘要本實用新型涉及一種自動變功率電熱水器控制裝置，屬於家用電器技術領域。該控制器由採樣監測電路和判斷控制電路構成，所述採樣監測電路包括安裝在用戶電源輸出端的電流互感器和將電流互感器採樣信號傳遞給判斷控制電路的信號傳輸電路，所述判斷控制電路包括信號接收解調電路、判斷處理電路以及接電加熱器件的功率變換控制電路，所述信號接收解調電路的輸入端與所述採樣監測電路中的信號傳輸電路銜接，其輸出端接所述判斷處理電路的輸入端，所述判斷處理電路的控制端功率變換控制電路。本實用新型以簡單實用的外部監測電路與內部控制電路的有機結合，實現了整個家庭用電功率的合理分配，解決了使用電熱水器引起跳閘斷電的問題。
文檔編號F24H9/20GK2716739SQ20042002419
公開日2005年8月10日 申請日期2004年1月12日 優先權日2004年1月12日
發明者丁威, 鞠平, 萬華新, 邱步, 王暉 申請人:艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司