一種電熱水壺專用多功能插座的製作方法

2023-06-29 09:15:06

本實用新型涉及一種多功能電源插座，具體涉及一種電熱水壺專用的多功能電源插座。

背景技術：

目前，市場上的大多數家用電熱水壺，均具備水開自動斷電功能，即利用水燒開後的蒸汽壓力和溫度，觸發蒸汽開關跳起，實現自動斷電，但斷電後壺體和電源底座內仍然有電存在，存在一定的用電安全隱患，並且，水燒開後沒有報警提醒功能，同時，加熱功率也比較大，導致加熱燒水時產生一定的噪音。現今，科學健康的燒水方式是，水燒開以後，最好能打開壺蓋，讓開水繼續沸騰3分鐘左右，便於水中的有害物質和異味徹底揮發，但是，在實際操作時，卻很容易因偷懶、時間不好掌控、不方便操作等原因而省略掉了，同時，在開蓋沸騰的過程中，因加熱功率大，還存在開水容易濺出的問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的：

提供一種適用於電熱水壺的多功能電源插座，無需對現有電熱水壺進行任何改造，即可實現對其加熱功率大小可選、水開報警提醒、低功率再沸騰3分鐘、自動徹底斷電等功能。

本實用新型的技術方案：

所述電熱水壺多功能插座，主要由供電模塊、檢測模塊和功能切換模塊三部分組成，其中，供電模塊主要由熔斷器、啟動按鈕、功能選擇開關、電源模塊、定時器模塊、繼電器和停止按鈕等組成，檢測模塊主要由採樣電阻、運放整流模塊、電壓比較器模塊、訊響器、繼電器、電壓驅動模塊、指示燈和通電延時模塊等組成，功能切換模塊主要由二極體、功率選擇開關和繼電器等組成。

本多功能插座是通過在加熱迴路串接一個二極體，來實現降低加熱功率的目的，通過功率選擇開關進行選擇，當選擇低功率時，通過串接二極體的直流迴路加熱，當選擇高功率，即原功率時，通過交流迴路加熱。

具體操作過程是，插入電熱水壺的電源插頭，按下蒸汽開關後，再按插座上的啟動按鈕，供電模塊內的定時器模塊和繼電器通電，並通過繼電器的常開觸點閉合自鎖，使插座通電，開始加熱，串接在加熱迴路中的採樣電阻兩端產生的微弱電壓信號，輸入運放整流模塊後，可產生一個正常的直流電壓信號(以下對運放整流模塊輸出端電壓簡稱「採樣點壓」)，電壓值範圍1-3V，輸送給電壓比較器模塊，使其輸出低電平信號，當水燒開後，蒸汽開關跳起，加熱迴路中電流和採樣電壓回零，電壓比較器模塊輸入也為零，則其輸出高電平信號，觸發訊響器一動作，產生水開報警提醒，同時也觸發功能切換模塊內的繼電器自鎖，使加熱迴路切換並鎖定到直流迴路狀態，等待再次通電加熱。

打開壺蓋，再次按下蒸汽開關，此時便通過直流迴路，以低功率方式繼續加熱，且開水沸騰後，蒸汽開關不會跳起，同時，1-3V的採樣電壓信號使電壓比較器模塊輸出低電平，訊響器一斷電，水開報警停止，另外，該採樣電壓信號還通過另一路，經電壓驅動模塊變為5V電壓信號後，輸送給一個延時時間為2分55秒的通電延時模塊一，2分55秒後，通電延時模塊一再把輸出的5V電壓信號輸送給訊響器二和另一個延時時間為2-5秒的通電延時模塊二，訊響器二產生燒水即將結束提醒，2-5秒鐘後，通電延時模塊二最後把輸出的5V高電平電壓信號給供電模塊內的定時器模塊，使與定時器模塊相連的繼電器斷電，結束鎖定狀態，插座自動斷電，燒水過程結束。

本多功能插座供電模塊內的定時器模塊預設時間為20-30分鐘，因一般電熱水壺把水燒開的全程時間大約為5-15分鐘，所以，當預設時間到了之後，不管插座和電熱水壺處於何種狀態，插座均會自動徹底斷電，可避免因各種原因造成的電熱水壺不斷電，持續加熱，甚至幹燒等情況。

本多功能插座還設有功能選擇開關，可選擇自動和手動模式，當選擇自動模式時，如上所述，有加熱功率選擇、水開報警、低功率再沸騰3分鐘、徹底斷電等功能，當選擇手動模式時，插座則一直通電，有加熱功率選擇功能，但不具備上述其它功能，適用於需要一直通電、有保溫等功能的電熱水壺。

本實用新型的有益效果：

使用本多功能插座，可使現有功能單一的電熱水壺具備更多實用功能，並且操作簡單、方便、安全。

附圖說明

圖1為本多功能插座的原理方框圖。

具體實施方式：

下面結合附圖對本實用新型的實施做進一步的描述。

如圖1所示的多功能插座，主要由供電模塊、檢測模塊和功能切換模塊三部分組成，其中，供電模塊主要由熔斷器FU、啟動按鈕SB1、功能選擇開關K1、電源模塊、定時器模塊、繼電器J1、停止按鈕SB2和電源指示燈L1等組成，檢測模塊主要由採樣電阻R、運放整流模塊、電壓比較器模塊、繼電器J4、訊響器一、電壓驅動模塊、再沸騰指示燈L3、通電延時模塊一、通電延時模塊二和訊響器二等組成，功能切換模塊主要由二極體D、功率選擇開關K2、繼電器J2、繼電器J3和水開指示燈L2等組成，此外還有外接電源的火線端L、零線端N和電熱水壺，電熱水壺圖中用一個蒸汽開關K3和與其串接的加熱組件來表示。

本多功能插座對電熱水壺實現低功率加熱的方法是，因一般電熱水壺均屬阻性負載，所以可在其加熱迴路中串接一個二極體D，利用二極體的單向導通特性，用半波整流後的直流電對其進行加熱，使加熱迴路中的電流和負載端的電壓變小，從而實現低功率加熱的目的。

具體操作過程是，插入電熱水壺電源插頭，按下蒸汽開關K3後，當功能選擇開關K1選擇自動模式時，按啟動按鈕SB1，則電源模塊、定時器模塊和繼電器J1通電，並通過常開觸點J1-1自鎖，功率選擇開關K2不管選擇高功率還是低功率，加熱迴路電流均通過常閉觸點J2-2，插座通電後，交直流兩用電源指示燈L1亮，電熱水壺開始加熱，電源模塊給繼電器J2、J3以及其它各功能模塊提供電源。

定時器模塊在本插座中的作用是控制插座總通電時間，到時間自動切斷電源，定時器模塊為現有技術，有多種電路方案，本案中定時器模塊內置常用的8腳555定時器IC、電容、電阻等元件，555定時器IC的2、6腳相連，並通過電容和電源負端連接(圖中沒有畫出)，利用電容的充放電原理實現定時功能，即當給定時器模塊通電時，電容緩慢充電，其兩端電壓緩慢上升，並且不會突變，此時2、6腳為低電平，則3腳會輸出高電平，使與其相連的繼電器J1吸合併自鎖，當電容緩慢充電使其兩端電壓上升到某個值時，2、6腳變為高電平，則3腳輸出低電平，繼電器J1釋放，常開觸點J1-1斷開，解除鎖定而斷電，從而實現定時斷電功能，本定時器模塊預設時間為20-30分鐘左右，並且可調。

串接於加熱迴路中的採樣電阻R一般採用康銅絲或錳銅絲製成，電阻極小，對電路的影響可忽略不計，電熱水壺通電加熱時，其兩端會產生一個微弱的交流或直流電壓信號，輸入運放整流模塊後，可產生一個正常的直流電壓信號(以下對運放整流模塊輸出端電壓簡稱「採樣點壓」)，電壓值範圍1-3V，加到電壓比較器模塊的輸入端，電壓比較器模塊是一種內置運放電路，可對兩個輸入電壓信號進行比較運算，然後輸出高電平或低電平信號的常用電路模塊，本案中把採樣電壓作為輸入電壓，加在其內置運放的反相輸入端，並且，因本加熱迴路工作於交直流兩種迴路，則採樣電壓會產生一大一小兩種電壓值，以小電壓信號值為標準，設定一個更小的電壓值作為閾值電壓(參考電壓)，加設在運放的同相輸入端，則當電壓比較器模塊輸入電壓大於閾值電壓時，即電熱水壺通電加熱時，電壓比較器模塊輸出低電平信號，當輸入電壓小於閾值電壓時，即電熱水壺斷電採樣電壓為零時，則電壓比較器模塊輸出高電平信號。

電熱水壺通電加熱後，產生的採樣電壓使電壓比較器模塊輸出低電平信號，訊響器一和繼電器J4不動作，而電壓驅動模塊的輸入端，因常開觸點J3-2此時為斷開狀態，電壓驅動模塊無輸出。當水燒開後，蒸汽開關K3跳起，加熱迴路中電流和採樣電壓回零，電壓比較器模塊輸出5V高電平電壓信號，訊響器一動作，產生水開報警提醒，同時，繼電器J4動作，通過其常開觸點J4-1，使繼電器J2、J3通電自鎖，水開指示燈L2被點亮，常開觸點J2-1和常閉觸點J2-2動作，加熱迴路被切換並鎖定到串有二極體D的直流迴路狀態，等待再次通電加熱，電壓驅動模塊輸入端的常開觸點J3-2閉合，但因採樣電壓回零，電壓驅動模塊此時仍然無輸出。

水燒開後，如果不需要再沸騰3分鐘，則按停止按鈕SB2，定時器模塊和繼電器J1斷電，常開觸點J1-1斷開，結束鎖定狀態，插座斷電，水開報警停止，燒水過程結束，如果需要再沸騰3分鐘，則再次按下蒸汽開關K3(同時需打開壺蓋)，加熱迴路此時便通過串有二極體D的直流迴路，以低功率方式繼續加熱，且開水沸騰後，因蒸汽壓力不夠，蒸汽開關K3不會跳起，同時，採樣電壓使電壓比較器模塊輸出低電平信號，訊響器一和繼電器J4斷電，水開報警停止，另外，採樣電壓經電壓驅動模塊轉換為5V電壓信號後，輸送給再沸騰指示燈L3和延時時間為2分55秒的通電延時模塊一，2分55秒後，通電延時模塊一再把輸出的5V電壓信號輸送給訊響器二和延時時間為2-5秒的通電延時模塊二，訊響器二產生燒水即將結束提醒，2-5秒鐘後，通電延時模塊二最後把輸出的5V高電平電壓信號給定時器模塊，使該模塊內555定時器IC的2、6腳變為高電平信號，則3腳輸出低電平信號，使與3腳相連的繼電器J1釋放，常開觸點J1-1斷開，結束鎖定狀態，插座斷電，報警聲停止，燒水過程結束。通電延時模塊一的延時時間為可調，方便使用者調節水燒開後的再沸騰時間。

當功能選擇開關K1選擇手動模式時，啟動按鈕SB1和常開觸點J1-1被短接，電源模塊和定時器模塊被斷開，加熱迴路將通過二極體D、功率選擇開關K2以及常閉觸點J2-2對電熱水壺進行加熱，插座則一直通電，電源指示燈L1長亮，其它各功能模塊和繼電器不會動作，電熱水壺只能通過功率選擇開關K2，通過交流或直流迴路加熱燒水。