葛豐亮 杜鑫

（中國(guó)家用電器研究院 北京 100176）

1 引言

即熱式電熱水器是將直接浸在水中的電熱元件(或?qū)⒐軆?nèi)通水、管外通電的新型電熱元件)快速加熱，使流經(jīng)電熱元件之冷水瞬間加熱至適當(dāng)溫度，以供人們淋浴或廚用，稱之即熱式電熱水器。由于冷水瞬間加熱所需功率較大，安全性能要求高.故本電熱水器控制電路的設(shè)計(jì)需考慮漏電保護(hù)、超溫控制、停水?dāng)嚯姷扔懈耆松戆踩驮O(shè)備保護(hù)方面的諸多因素?，F(xiàn)就其控制電路原理分析如下。

2 系統(tǒng)介紹

即熱式電熱水器整機(jī)原理框圖如圖l所示。它由主電路（即開關(guān)器件）、發(fā)熱器件、驅(qū)動(dòng)電路、輔助電源、漏電保護(hù)電路、單片機(jī)電路、顯示電路及輸入端口等組成。

本控制電路的主電路選用855AWP-1A-C2 12V（30A 250V）繼電器作為開關(guān)器件來(lái)控制發(fā)熱器件的通電（加熱）與否，根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的相應(yīng)控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)熱器件的加熱功率以及水溫進(jìn)行控制。

驅(qū)動(dòng)電路核心器件采用高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列電路ULN2003A來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器。ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。ULN2003A由7組達(dá)林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具有同時(shí)驅(qū)動(dòng)7組負(fù)載的能力，為單片雙極型大功率高速集成電路。

單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)要解決好溫度信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換、水溫控制和開關(guān)器件開關(guān)信號(hào)的編程控制。

輔助電源部分為一開關(guān)電源模塊，用以為單片機(jī)以及驅(qū)動(dòng)電路等弱電部分提供合適的直流電。該電路以電源管理芯片Viper22A為核心IC，并輔助以78L05，產(chǎn)生供單片機(jī)使用的穩(wěn)定可靠的+5V直流電和供ULN2003A使用的+12V直流電。電路如圖2所示：

輸入端口：為方便用戶使用，采用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式電位器，分別作為水溫和加熱時(shí)間的輸入端口。電位器輸出端連接到單片機(jī)的兩個(gè)AD端口，單片機(jī)通過(guò)判斷該兩個(gè)端口的電壓值來(lái)判斷用戶設(shè)定的水溫值和加熱時(shí)間。操作十分簡(jiǎn)單。

顯示：采用4位數(shù)碼管作為顯示，其中低兩位用來(lái)顯示設(shè)定的加熱時(shí)間，高兩位用來(lái)顯示設(shè)定的水溫。

漏電保護(hù)：采用漏電保護(hù)專用芯片UTC54123配合感應(yīng)線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)功能。

3 電路特點(diǎn)

即熱式電熱水器的問(wèn)世，為大小家庭、酒樓、別墅、賓館、等提供丁理想的配套設(shè)施，其控制電路的主要特點(diǎn)如下：

(1)安全可靠：靈敏的漏電保護(hù)電路，有效防止觸電危險(xiǎn)，確保實(shí)用者的人身安全。(2)水溫控制精確并連續(xù)可調(diào)：電子調(diào)溫控制電路可使電熱水器溫度連續(xù)可調(diào)，單片機(jī)根據(jù)設(shè)定水溫當(dāng)前水溫，輸出合理的控制信號(hào)，控制加熱，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的水溫控制。(3)操作簡(jiǎn)單：簡(jiǎn)潔，方便的輸入端口可以方便用戶根據(jù)自己的需要，只需旋轉(zhuǎn)溫度調(diào)節(jié)旋鈕，用戶就可在溫度調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，任意設(shè)置水溫；旋轉(zhuǎn)加熱時(shí)間旋鈕，即可設(shè)定加熱時(shí)間。(4)快速方便：該電熱水器加熱功率大，最大可達(dá)12KW，一開即熱，不需要等待，省時(shí)方便。

4 結(jié)論

本控制電路設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.安全可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，完全實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

[1]柴 鈺 單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社.2009

[2]陳連坤 單片機(jī)原理與實(shí)踐.清華大學(xué)出版社.2009

[3]顧德英 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第二版）.北京郵電大學(xué)出版社,2005

[4]吳健 AVR單片機(jī)實(shí)用C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)與典型實(shí)例 中國(guó)電力出版社 2008