【摘要】目前，市面上所銷(xiāo)售的電加熱熱水器因安裝和使用方便深得老百姓的喜愛(ài)。但由于我國(guó)很多建筑電源設(shè)計(jì)和施工不夠規(guī)范，電熱水器在使用過(guò)程中的安全問(wèn)題在現(xiàn)實(shí)生活中尤顯非常重要。

【關(guān)鍵詞】熱水器；紅外接收；人體感應(yīng)

根據(jù)我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，電加熱熱水器在出廠時(shí)都安裝有防漏電控制部分。但因操作使用不當(dāng)或防漏電失靈等原因仍事故不斷。那么怎么才能讓既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的電熱水器做到絕對(duì)安全，讓我們使用起來(lái)可以放心呢？為此筆者設(shè)計(jì)制作了家用電熱水器人體感應(yīng)自動(dòng)斷電安全控制器，在防觸電方面能夠做到安全可靠。原理是：人體輻射的紅外光被人體感應(yīng)自動(dòng)斷電安全控制器紅外接收窗口接收到后，人體紅外熱信號(hào)通過(guò)紅外組件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)觸發(fā)IC555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器控制器控制電路，推動(dòng)雙組四觸點(diǎn)繼電器動(dòng)作，自動(dòng)斷開(kāi)電熱水器的電源，使電加熱熱水器使用過(guò)程中完全和220V交流電隔離，從而確保使用者在使用過(guò)程中在防觸電方面的絕對(duì)安全。試驗(yàn)結(jié)果表明，在使用者沒(méi)有進(jìn)入使用區(qū)域時(shí)，雙組四觸電常閉觸點(diǎn)一直接通為熱水器正常加熱供電，當(dāng)使用者進(jìn)入使用區(qū)域后控制器紅外組件接收到使用者人體所輻射的紅外光，從而為后續(xù)IC555觸發(fā)電路提供信號(hào)，使控制器工作推動(dòng)繼電器動(dòng)作，這時(shí)繼電器常閉觸點(diǎn)完全斷開(kāi)，達(dá)到安全使用的目的。當(dāng)使用者離開(kāi)使用現(xiàn)場(chǎng)后，因?yàn)榧t外組件收不到紅外熱信號(hào)，后續(xù)控制器失去控制信號(hào)，繼電器不能得電，當(dāng)延時(shí)結(jié)束后，繼電器因失電常閉觸點(diǎn)重新閉合繼續(xù)為熱水器供電。

下面簡(jiǎn)要介紹一下紅外接收組件的結(jié)構(gòu)原理

紅外接收組件主要由光學(xué)菲涅爾透鏡系統(tǒng)、熱釋電紅外傳感器、信號(hào)濾波和放大、信號(hào)處理和控制電路等幾部分組成。電熱水器在使用過(guò)程中人體所輻射的紅外光透過(guò)紅外組件的菲涅爾透鏡聚集在紅外探測(cè)元上，其特殊結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生交替變化的紅外輻射強(qiáng)弱交替信號(hào)，以適應(yīng)熱釋電探測(cè)元要求信號(hào)不斷變化的特性；控制器設(shè)計(jì)的核心是熱釋電紅外傳感器器件，把人體的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以供信號(hào)處理部分使用；信號(hào)處理主要是把傳感器輸出的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、延遲、比較，為自動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。我們?yōu)榱酥谱鞣奖悴捎檬忻嫔铣善芳t外線探頭組件，IC555控制部分自己動(dòng)手制作。

人體感應(yīng)自動(dòng)斷電安全控制器的特點(diǎn)是能夠響應(yīng)使用者在使用區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)所引起的紅外輻射變化，產(chǎn)生并推動(dòng)IC3555為核心的控制電路觸發(fā)繼電器動(dòng)作從而達(dá)到控制熱水器自動(dòng)接通和自動(dòng)斷電的功能，從而實(shí)現(xiàn)熱水器的安全使用。下面簡(jiǎn)單介紹一下本人制作的人體感應(yīng)自動(dòng)斷電安全控制器相關(guān)參數(shù)、構(gòu)成和控制電路原理：

一、紅外傳感器遙常采用3引腳金屬外殼封裝結(jié)構(gòu)，其各引腳分別為

D極：電源供電端（內(nèi)部開(kāi)關(guān)管D極，DRAIN）、

S極：信號(hào)輸出端（內(nèi)部開(kāi)關(guān)管S極，SOURCE）、

接地端：接地端（GROUND）。

二、紅外傳感器的主要工作參數(shù)有工作電壓

工作電壓范圍為：3～15V

工作波長(zhǎng)：7.5-14μm

源極電壓：0.4～1.1V，R=47kO

輸出信號(hào)電壓：通常大于2.0V

三、相關(guān)實(shí)物圖片和應(yīng)用實(shí)例

圖1是紅外接收傳感器實(shí)物圖片，圖2為紅外接收傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，圖3為市面上成品紅外線探頭組件，圖4為IC555構(gòu)成施密特觸發(fā)器及波形的變換和整形圖，圖5為本人制作的控制器電路圖。

家用電熱水器人體感應(yīng)自動(dòng)斷電安全控制器的控制過(guò)程中，將555電路的2腳作為輸入端的觸發(fā)器，如圖4（a）和圖5應(yīng)用實(shí)例所示，圖4為IC555典型的施密特觸發(fā)器及波形的變換和整形圖，是控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的核心部分。圖5是IC555典型的施密特觸發(fā)器在本案中的實(shí)際應(yīng)用。施密特觸發(fā)器輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系是一個(gè)長(zhǎng)方形的曲線形，如圖4（b）所示，從曲線可知，當(dāng)輸入V1=0時(shí)輸出Vo=1，當(dāng)輸入電壓從0上升到>2/3VDD后，Vo翻轉(zhuǎn)成0，當(dāng)輸入電壓從最高值下降到

四、家用電熱水器人體感應(yīng)自動(dòng)斷電安全控制器正確的安裝應(yīng)滿足下列條件：

（1）控制器探測(cè)部分應(yīng)離地面2.0～2.2米。

（2）應(yīng)遠(yuǎn)離空調(diào)、冰箱、火爐等空氣、溫度變化比較敏感的地方。

（3）探測(cè)范圍內(nèi)不得有其他隔離物。

用紅外傳感器和IC555為核心部件設(shè)計(jì)的家用電熱水器人體感應(yīng)自動(dòng)斷電安全控制器控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作、使用方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)電加熱熱水器在其正常工作中的全自動(dòng)控制。經(jīng)過(guò)多次測(cè)試和本人家庭的實(shí)際應(yīng)用，該系統(tǒng)工作情況非常穩(wěn)定、可靠，具有很好的推廣和應(yīng)用價(jià)值。