即熱式水壺控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種即熱式水壺控制電路，該控制電路包括：輸入模塊、顯示模塊、核心控制電路模塊、溫度檢測模塊、入水口、加熱罐、可控硅過零檢測與移相觸發電路和出水口；入水口包括抽水泵和第一熱敏電阻，加熱罐包括加熱泵和第二熱敏電阻，出水口包括第三熱敏電阻。通過設置熱敏電阻可以檢測相應機構中的溫度，同時將溫度值通過輸入模塊和顯示模塊對外顯示。另外，本實用新型引入可控硅過零檢測與移相觸發電路，可通過調整PWM信號的頻率，使即熱式水壺能在不同的電網頻率下對加熱泵與抽水泵的功率進行有效和準確的控制，快速而實時地輸出及顯示用戶所設定的出水溫度，增強了系統的環境適應能力。
【專利說明】即熱式水壺控制電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及即熱水壺研究領域，特別涉及一種即熱式水壺控制電路。
【背景技術】
[0002]隨著社會的進步，技術水平的不斷發展，人們對熱水壺的要求不斷提高，需求越來越多樣化。傳統的熱水壺只有將熱水完全燒開，才能得到熱水，不但熱水溫度不可以設置，而且需要等待較長的時間。另外，等到要去喝下一杯的時候，壺內的水可能已經冷下來了，所以又要重新燒開，這樣不但造成了能源的浪費，而且飲用多次燒開的水對人體健康有害。
[0003]雖然現在市場上出現了許多即熱式水壺，但其等待出水時間長或者每次只能加熱固定少量的熱水，由于系統的熱慣性導致出水溫度誤差大，不能滿足人們需要大量且能不間斷輸出、溫度控制精度高的熱水的需求。
[0004]目前已有即熱式水壺中的核心控制電路模塊采用脈寬調制(PWM)控制方法進行溫度控制的技術，但是由于雙向可控硅的過零導通特性，如果單純使用PWM信號調節可控硅的導通角的話極有可能出現PWM信號與市電不同步導致可控硅控制失效，大大降低控制效果，所以必須使用一個過零檢測電路，檢測市電的過零點，當檢測到過零點時，再對PWM信號進行移相輸出進而控制可控硅，PWM信號的相位隨著其占空比改變而改變。傳統的可控硅用阻容移相單元對PWM控制信號進行移相，其移相角度固定，不能滿足PWM信號相位隨著其占空比變化的要求。此外PWM信號的頻率要與市電(如中國220V/50HZ，美國110V/60Hz)的頻率一致才能達到較好的效果，由于電網的頻率并不是穩定的50Hz，而且不同國家的電網交流電頻率不一樣(如美國電網頻率60Hz )，容易造成市電和PWM信號的頻率不同。因此現有的采用傳統PWM控制方法的即熱式水壺還不能適用于不同PWM控制信號與不同電網環境。
實用新型內容
[0005]本實用新型的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種即熱式水壺控制電路，該電路可以讓用戶輸入其需要的水的溫度，同時在入水口、加熱罐、出水口均設置了熱敏電阻，可以使用戶直觀的知道當前出水口出水的溫度，使結構更加人性化，同時采用可控硅過零檢測與移相觸發電路確保了加熱泵和抽水泵的功率控制的有效性，增強了即熱式水壺的對不同PWM控制信號與不同電網環境適應能力。
[0006]本實用新型的目的通過以下的技術方案實現:即熱式水壺控制電路，包括:用于用戶設定出水溫度的輸入模塊、用于實時顯示當前出水溫度的顯示模塊、核心控制電路模塊、溫度檢測模塊、入水口、加熱罐、可控硅過零檢測與移相觸發電路和出水口 ；所述入水口包括抽水泵和第一熱敏電阻，加熱罐包括加熱泵和第二熱敏電阻，出水口包括第三熱敏電阻，第一熱敏電阻、第二熱敏電阻、第三熱敏電阻均分別與溫度檢測模塊連接，抽水泵用于為加熱罐供水，加熱泵用于加熱加熱罐內的水；可控硅過零檢測與移相觸發電路用于接收核心控制電路模塊的PWM信號，調整P麗信號的頻率使之與當前電網頻率一致，然后將控制信號發送到抽水泵和加熱泵；可控硅過零檢測與移相觸發電路、溫度檢測模塊、輸入模塊、顯示模塊均分別與核心控制電路模塊相連。
[0007]優選的，所述可控硅過零檢測與移相觸發電路包括全波整流電路、比較電路和可控硅控制電路，所述全波整流電路包括一全波整流橋，用于將電網中的交流電壓進行全波整流后得到全波整流信號；所述比較電路包括第一穩壓二極管、第二穩壓二極管和一集成運算放大器，用于將全波整流信號處理成與其頻率相同的方波信號；所述可控硅控制電路包括單片機、第一可控硅和第二可控硅，單片機輸入端分別與比較電路輸出端和核心控制電路模塊輸出端相連，用于輸出與當前電網頻率一致的控制信號至第一可控硅和第二可控娃，第一可控娃和第二可控娃輸出端分別與加熱泵和抽水泵相連。
[0008]優選的，所述輸入模塊的輸入元件為按鍵。
[0009]優選的，所述顯示模塊的顯示元件為數碼管。
[0010]優選的，所述抽水泵的額定功率為1000W，其實際工作時的功率由核心控制電路模塊和可控硅過零檢測與移相觸發電路控制。
[0011]優選的，所述加熱泵的額定功率為2000W，其實際工作時的功率由核心控制電路模塊和可控硅過零檢測與移相觸發電路控制。
[0012]本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0013]1、本實用新型裝置中設置了一用于用戶設定出水溫度的輸入模塊和用于實時顯示當前出水溫度的顯示模塊，使裝置更加人性化。
[0014]2、本實用新型裝置中在入水口、加熱罐、出水口中均設置了熱敏電阻，用于檢測入水溫度、加熱罐內熱水溫度、出水溫度，以便于核心控制電路模塊根據溫度對抽水泵和加熱泵的功率進行調整。
[0015]3、本實用新型在核心控制電路模塊之后設置了可控硅過零檢測與移相觸發電路，該電路可以確保了加熱泵和抽水泵的功率控制的有效性，增強了即熱式水壺對不同電網環境的適應能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型裝置的結構示意圖；
[0017]圖2是為本發明系統控制原理示意圖；
[0018]圖3是本實用新型裝置中可控硅過零檢測與移相觸發電路圖；
[0019]圖4 Ca)是圖3中A點的波形圖；
[0020]圖4 (b)是圖3中PWM控制信號的波形圖；
[0021]圖4 (C)是圖3中B點的波形圖；
[0022]圖4 (d)是圖3中比較器電路輸出方波電壓的波形圖；
[0023]圖4 Ce)是圖3中單片機輸出的波形圖；
[0024]圖4 Cf)是圖3中可控硅輸出信號的波形圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。[0026]實施例1
[0027]如圖1所示，本實施例即熱式水壺控制電路，包括輸入模塊、顯示模塊、可控硅過零檢測與移相觸發電路、核心控制電路模塊、溫度檢測模塊、入水口及內嵌的抽水泵和第一熱敏電阻、加熱罐及內嵌的加熱泵和第二熱敏電阻、出水口及內嵌的第三熱敏電阻。第一熱敏電阻、第二熱敏電阻、第三熱敏電阻均分別與溫度檢測模塊連接，可控硅過零檢測與移相觸發電路、溫度檢測模塊、輸入模塊、顯示模塊均分別與核心控制電路模塊相連，可控硅過零檢測與移相觸發電路分別與核心控制電路模塊、加熱泵和抽水泵連接。
[0028]下面結合圖2簡單說明本實施例的工作過程:用戶通過圖1所示輸入模塊設定出水溫度，送入核心控制電路模塊；同時圖1所示溫度檢測模塊通過圖1所示第一熱敏電阻、第二熱敏電阻、第三熱敏電阻定時檢測入水溫度、加熱罐內的熱水溫度及出水溫度，并將所檢測到的溫度參數送入核心控制電路模塊；核心控制電路模塊根據設定溫度及入水溫度的差值，再根據加熱罐內的水溫、出水水溫輸出PWM控制信號，再通過可控硅過零檢測與移相觸發電路實時調節抽水泵的抽水功率及加熱泵的加熱功率，迅速控制出水溫度，使其接近設定水溫。當用戶不需要熱水時，系統關閉，核心控制電路模塊控制加熱泵停止加熱，抽水泵停止供水。
[0029]如圖3所示，本實施例可控硅過零檢測與移相觸發電路包括全波整流電路、比較電路和可控硅控制電路，所述全波整流電路由電阻Rl、電阻R2、全波整流橋Dl構成，所述比較電路由電阻R3、電阻R4、電阻R5、穩壓二極管D2、穩壓二極管D3、集成運算放大器UlA構成，所述可控硅控制電路由單片機、可控硅Tl、可控硅T2、電阻R6、電阻R7、電容Cl、電容C2構成。其工作原理為:交流電壓經過全波整流后得到全波整流信號，全波整流信號經過比較器后輸出與全波整流信號頻率相同的方波信號，并輸入到單片機，單片機同時接收反應交流電頻率的方波信號及核心控制電路模塊輸出的PWM信號，調節PWM信號的頻率，輸出與當前電網頻率一致的控制信號控制雙向可控硅導通與截止，從而確保加熱泵和抽水泵的功率控制與電網頻率同步。
[0030]下面通過一實例，并結合圖3和圖4 (a)-(f)進一步說明自適應可控硅過零檢測與移相觸發電路的工作過程:
[0031]1、圖3中A點電壓為交流電220V/50HZ或110V/50Hz或110V/60Hz，波形如圖4Ca)中VA輸出曲線所示，此處設VA為110V/60HZ。
[0032]2、圖3中PWMl或PWM2為核心控制電路模塊發出的PWM控制信號，波形如圖4(b)中PWM_in輸出曲線所示，其頻率與VA不同，設PWM_in信號頻率為500Hz，占空比為40%。
[0033]3、圖3中B點電壓為VA經過由電阻R1、R2和全波整流橋Dl組成的全波整流電路整流輸出的電壓，波形如圖4 (c)中VB輸出曲線所示，其頻率為120Hz。
[0034]4、圖3中經過比較器電路后輸出的方波電壓，如圖4 (d)中VC，所示，其頻率為120Hz ο
[0035]5、單片機對方波VC的寬度進行采樣，得出方波VC的寬度TC，TC的寬度為VA半波的寬度。并采集VC上升沿，該上升沿信號即為VC過零信號。
[0036]6、單片機對PWM_in信號進行采集，得出其頻率和占空比(500Hz，40%),然后單片機對其頻率進行調整，使其與方波VC頻率一致，即為120Hz，占空比不變。當VC過零信號到來時，單片機對調整后的PWM_in信號延時移相后經圖3中D或者E處輸出，其波形如圖4 (e)中PWM_out所示，PWM_out頻率為120Hz，占空比仍然為40%，并且與方波VC右對齊。
[0037]7、PWM_out作為雙向可控硅Tl或T2的控制信號控制可控硅的導通或截止，最后可控硅輸出信號如圖4 (f)中Vout所示，實線部分即為可控硅的導通時間。導通時間占半波寬度的40%，可控硅的輸出分別接加熱泵和抽水泵。
[0038]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.即熱式水壺控制電路，其特征在于，包括:用于用戶設定出水溫度的輸入模塊、用于實時顯示當前出水溫度的顯示模塊、核心控制電路模塊、溫度檢測模塊、入水口、加熱罐、可控硅過零檢測與移相觸發電路和出水口 ；所述入水口包括抽水泵和第一熱敏電阻，加熱罐包括加熱泵和第二熱敏電阻，出水口包括第三熱敏電阻，第一熱敏電阻、第二熱敏電阻、第三熱敏電阻均分別與溫度檢測模塊連接，抽水泵用于為加熱罐供水，加熱泵用于加熱加熱罐內的水；可控硅過零檢測與移相觸發電路用于接收核心控制電路模塊的PWM信號，調整PWM信號的頻率使之與當前電網頻率一致，然后將控制信號發送到抽水泵和加熱泵；可控硅過零檢測與移相觸發電路、溫度檢測模塊、輸入模塊、顯示模塊均分別與核心控制電路模塊相連。
2.根據權利要求1所述的即熱式水壺控制電路，其特征在于，所述輸入模塊的輸入元件為按鍵。
3.根據權利要求1所述的即熱式水壺控制電路，其特征在于，所述顯示模塊的顯示元件為數碼管。
4.根據權利要求1所述的即熱式水壺控制電路，其特征在于，所述抽水泵的額定功率為1000W，其實際工作時的功率由核心控制電路模塊和可控硅過零檢測與移相觸發電路控制。
5.根據權利要求1所述的即熱式水壺控制電路，其特征在于，所述加熱泵的額定功率為2000W，其實際工作時的功率由核心控制電路模塊和可控硅過零檢測與移相觸發電路控制。
6.根據權利要求1所述的即熱式水壺控制電路，其特征在于，所述可控硅過零檢測與移相觸發電路包括全波整流電路、比較電路和可控硅控制電路，所述全波整流電路包括一全波整流橋，用于將電網中的交流電壓進行全波整流后得到全波整流信號；所述比較電路包括第一穩壓二極管、第二穩壓二極管和一集成運算放大器，用于將全波整流信號處理成與其頻率相同的方波信號；所述可控硅控制電路包括單片機、第一可控硅和第二可控硅，單片機輸入端分別與比較電路輸出端和核心控制電路模塊輸出端相連，用于輸出與當前電網頻率一致的控制信號至第一可控娃和第二可控娃，第一可控娃和第二可控娃輸出端分別與加熱泵和抽水泵相連。
【文檔編號】A47J27/21GK203815245SQ201420161454
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】李斌, 陳振業, 吳朝暉 申請人:華南理工大學