本發(fā)明涉及家電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種防干燒裝置。

背景技術(shù)：

即熱式飲水機(熱水器)是一種可以通過大功率發(fā)熱元件來快速加熱水流的飲水機(熱水器)，主要通過電路控制水溫、流速、功率等，使水溫達到合適的需要溫度；即熱式飲水機(熱水器)因其具有即開即熱、能夠數(shù)秒內(nèi)啟動加熱的特點，而得到了廣泛應用。

即熱式飲水機(熱水器)主要包括大功率發(fā)熱體，電路溫控系統(tǒng)、水泵或者(電磁閥)、功能固定架構(gòu)件等。因為發(fā)熱體的功率較大，常見的是單根2200w，3000w，甚至5000w等。目前應用廣泛的是不銹鋼厚膜發(fā)熱管03，因不銹鋼管壁厚薄，熱量很快可以傳遞到水流中，因此效率非常高，但同時也給缺水保護帶來困難。因為功率密度大，在干燒狀態(tài)下發(fā)熱管03能在5秒內(nèi)達到或超過500℃，直接把發(fā)熱管03燒毀。目前市場上大多的突跳保護開關(guān)等溫度型的保護開關(guān)，都不能很好對發(fā)熱管03進行保護，因為溫度保護開關(guān)還沒有反應過來，發(fā)熱管03已經(jīng)燒毀。因此如果能夠通過其他方式解決干燒問題,便可大大提高即熱式飲水機(熱水器)的安全性能以及使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種防干燒裝置，其能提高即熱式熱水器的安全性能和使用壽命。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種防干燒裝置，包括紅外檢測器tr、可調(diào)電阻r1、電阻r2、電阻r3、電阻r4、電阻r7、運放oa、開關(guān)管、繼電器ka、二極管d1和二極管d2；紅外檢測器tr包括接收器，以及與接收器相匹配的發(fā)射器；

發(fā)射器的一端通過電阻r2和第一電源連接，接收器的一端和運放oa的正向輸入端均通過電阻r3和第一電源連接，可調(diào)電阻r1的可調(diào)端和運放oa的反相輸入端連接，運放oa的輸出端和電阻r4的一端均與二極管d2的陰極連接，二極管d2的陽極與開關(guān)管的控制端連接，二極管d1的陽極和繼電器ka的線圈的一端均與開關(guān)管的輸入端連接，繼電器ka的觸點端通過電阻r7與交流電源連接；

電阻r4的另一端、運放的電源端、可調(diào)電阻r1的一端、二極管d1的陰極和繼電器ka的線圈的另一端和第一電源連接；發(fā)射器的另一端、接收器的另一端、開關(guān)管的輸出端、mcu的地端、可調(diào)電阻r1的另一端和運放oa的地端均接地；外部的發(fā)熱管通過繼電器ka的觸點端和交流電源連接。

作為優(yōu)選，還包括mcu、電阻r5和電阻r6；

運放oa的輸出端、電阻r4的一端和二極管d2的陰極均與mcu的輸入端連接，mcu的輸出端和電阻r5的一端連接，電阻r5的另一端、二極管d2的陽極和電阻r6的一端均與開關(guān)管的控制端；mcu的電源端和第一電源連接，電阻r6的另一端接地。

作為優(yōu)選，mcu還用于根據(jù)運放oa發(fā)送來的電平信號，發(fā)送警報信號至外部的控制面板。

作為開關(guān)管的一種實施方式，所述開關(guān)管為n溝道的場效應管q1，所述場效應管q1的柵極連接至二極管d2的陽極，二極管d1的陽極和繼電器ka的線圈的一端均與場效應管q1的漏極連接，場效應管q1的源極接地。當然，開關(guān)管也可以采用p溝道的場效應管。

作為開關(guān)管的另一種實施方式，所述開關(guān)管為npn三極管，所述npn三極管的基極連接至二極管d2的陽極，二極管d1的陽極和繼電器ka的線圈的一端均與npn三極管的集電極連接，npn三極管的發(fā)射極接地。當然，開關(guān)管也可以采用pnp三極管。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：通過紅外檢測器檢測外部水管中水流信號，并通過水流信號控制外部發(fā)熱管的工作狀態(tài)，防止發(fā)熱管發(fā)生干燒的危險，提高了即熱式加熱系統(tǒng)的安全性能和壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的即熱式加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2為本發(fā)明的即熱式加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖3為本發(fā)明的防干燒裝置的電路圖。

圖中：01、入水口；02、水泵；03、發(fā)熱管；04、出水口；05、電路控制模塊；11、接收器；12、發(fā)射器。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進一步描述：

即熱式加熱系統(tǒng)，包括水路模塊和電路控制模塊05，如圖1至2所示，水路模塊包括入水口01、水泵02、發(fā)熱管03和出水口04；電路控制模塊05包括控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、防干燒裝置、控制面板和電源。入水口01、發(fā)熱管03和出水口04依次連接，水泵02用于控制水流從入水口01進入，經(jīng)過發(fā)熱管03從出水口04流出；水流方向如圖1中的箭頭指向所示。

數(shù)據(jù)采集模塊用于采集水路模塊中的進水溫度、出水溫度和出水容量信號，以及用于采集電源的電壓信號，并將采集信號發(fā)送至控制模塊；采集信號包括電壓信號、進水溫度、出水溫度和出水容量信號。

具體的，數(shù)據(jù)采集模塊采集水容量信號的過程可以是但不限于：檢測出水口04的水流速度(例如水流傳感器)，以及根據(jù)出水口04的截面面積進行計算。

防干燒裝置用于采集入水口01中的水流信號，并將水流信號發(fā)送至控制模塊。

控制面板用于將用戶輸入的控制信號發(fā)送至控制模塊，控制信號包括出水溫度、出水容量信號和開關(guān)控制信號等。

控制模塊用于根據(jù)控制信號控制水泵02和/或發(fā)熱管03的工作狀態(tài)；還用于根據(jù)水流信號控制發(fā)熱管03的工作狀態(tài)；以及根據(jù)采集信號控制水泵02和/或發(fā)熱管03的工作狀態(tài)。

其中，發(fā)熱管03為不銹鋼厚膜發(fā)熱管03，入水口01的進水溫度通常為5℃～45℃，水流在發(fā)熱管03中被迅速加熱，當水流到達出水口04時，出水口04中的出水溫度為95℃；整個過程是連續(xù)工作，源源不斷生產(chǎn)開水。

電源為整個系統(tǒng)進行供電。電源提供ac交流電源和控制器需要的直流dc電源。用戶通過選擇控制面板的功能，比如需要飲用開水(國家規(guī)定飲用開水的標準是92℃以上)，用戶只需要在控制面板的溫度選擇按鈕上選擇需要的溫度，然后再選擇需要的出水的容量(比如200ml)，再雙擊控制面板的工作出水的按鈕，控制模塊接收到用戶的控制信號后，馬上收集電壓信號、進水溫度，控制發(fā)熱管03和水泵02的工作狀態(tài)；具體的，發(fā)熱管03通電優(yōu)先，直到出水溫度大于92℃以后，水泵02才開始正常運轉(zhuǎn)，出水口04流出源源的開水。在即熱式開水器的工作過程中，muc實時采集相關(guān)的采集信號，合理控制發(fā)熱管03的運行功率和水泵02的流量。確保出水溫度和容量達到用戶選擇的目標值。

采用不銹鋼厚膜發(fā)熱管03作為換熱元件，電熱轉(zhuǎn)換效率大于98％；傳熱速度快，從25℃到95℃的開水，只需要3秒時間；功率衰減低，因采用鈀銀等稀土合金經(jīng)過高溫制成的不銹鋼厚膜發(fā)熱管03，其功率的衰減幾乎為零；在產(chǎn)品壽命方面，正常使用超過10000小時的壽命。綜合評測具有效率高、加熱速度快、功率衰減低、使用壽命長的優(yōu)點。

如圖3所示，控制模塊為mcu，電源包括第一電源和交流電源；第一電源為直流電源；

防干燒裝置包括紅外檢測器tr、可調(diào)電阻r1、電阻r2、電阻r3、電阻r4、電阻r5、電阻r6、電阻r7、運放oa、n溝道的場效應管q1(其主要實現(xiàn)開關(guān)功能，當然也可以三極管，例如npn三極管，或者可控硅等其他開關(guān)管也均可實現(xiàn)其功能)、繼電器ka、二極管d1、二極管d2。紅外檢測器tr包括接收器11，以及與接收器11相匹配的發(fā)射器12。

發(fā)射器12的一端通過電阻r2和第一電源連接，接收器11的一端和運放oa的正向輸入端均通過電阻r3和第一電源連接，可調(diào)電阻r1的可調(diào)端和運放oa的反相輸入端連接，運放oa的輸出端、電阻r4的一端和二極管d2的陰極均與mcu的輸入端連接，mcu的輸出端和電阻r5的一端連接，電阻r5的另一端、二極管d2的陽極和電阻r6的一端均與場效應管q1的柵極(或者npn三極管的基極)連接，二極管d1的陽極和繼電器ka的線圈的一端均與場效應管q1的漏極(或者npn三極管的集電極)連接，繼電器ka的觸點端通過電阻r7與交流電源連接。

電阻r4的另一端、mcu的電源端、運放的電源端、可調(diào)電阻r1的一端、二極管d1的陰極和繼電器ka的線圈的另一端和第一電源連接；發(fā)射器12的另一端、接收器11的另一端、電阻r6的另一端、場效應管q1的源極(或者npn三極管的發(fā)射極)、mcu的地端、可調(diào)電阻r1的另一端和運放oa的地端均接地。

發(fā)熱管03通過繼電器ka的觸點端和交流電源連接。

通過水對紅外線的吸收原理，水會吸收紅外線，因為水分子是可以振動和轉(zhuǎn)動的，振動和轉(zhuǎn)動一般來說能量比較低，因而能級躍遷時吸收的能量也比較低，即低頻率的光，這部分頻率剛好位于紅外光區(qū)，目前本防干燒裝置使用的紅外線波長段在750nm～1500nm頻段。

防干燒裝置的工作原理為：通過可調(diào)電阻r1的可調(diào)端來設置入水口01中的水流正常以及缺水狀態(tài)的預設電阻值。紅外檢測器tr的發(fā)射端發(fā)送紅外信號至入水口01，入水口01中的水流吸收部分紅外信號，并發(fā)送反饋紅外信號至紅外檢測器tr的接收端，并將反饋紅外信號發(fā)送至運放oa的正向輸入端。水流信號和預設電阻值經(jīng)過運放oa的比較后，輸出電平信號；如果入水口01中的水流正常，則電平信號為高電平，二極管d2截止，場效應管q1(或者三極管)導通，繼電器ka的線圈勵磁，繼電器ka的觸點閉合；如果入水口01中的水流是缺水狀態(tài)，則電平信號為低電平，此時a點的電壓低于b點的電壓，二極管d2導通，b點的電壓隨即下降，即場效應管q1的柵極(或者npn三極管的基極)閾值電壓降低，進而導致場效應管q1(或者三極管)截止，繼電器ka的線圈失磁，繼電器ka的觸點斷開，從而交流電源你無法為發(fā)熱管03供電，發(fā)熱管03停止工作。

當mcu采集到運放oa輸出的低電平時，mcu輸出低電平，使得電阻r5和電阻r6失電，繼而導致場效應管q1的柵極(或者npn三極管的基極)閥值電壓降低，場效應管q1(或者三極管)截止，繼電器ka的線圈失磁，繼電器ka的觸點斷開，從而交流電源你無法為發(fā)熱管03供電，發(fā)熱管03停止工作。同時mcu的程序進入報警模式，發(fā)送警報信號至控制面板，提醒用戶已經(jīng)發(fā)生缺水故障，需要斷電才可以消除報警；且mcu進入鎖定狀態(tài)，整個控制系統(tǒng)均不能操作。

本發(fā)明的優(yōu)點在于通過防干燒裝置和控制模塊實現(xiàn)了在時間上可以做到一旦發(fā)現(xiàn)缺水故障時候，10ms內(nèi)就可以斷開繼電器硬件電路，mcu在100ms內(nèi)實現(xiàn)斷電、報警、鎖機等連鎖操作；很好的保護了發(fā)熱管03的干燒危險，大大的提高了即熱型飲水機(熱水器)的使用安全性能和壽命。

入水口01的管道為透明管道，以使紅外信號可以被水流吸收。需要說明的是，紅外檢測器tr不僅可以用來檢測入水口01中的水流信號，也可以檢測入水口01到發(fā)熱管03之間的水管之間的水流信號，該水管也為透明管道。

在防干燒技術(shù)方面，采用新型的無接觸式的紅外線測量水流技術(shù)，響應速度快，基本能做到繼電器機械斷電的極速時間，能做到10ms以內(nèi)完成。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。