热水器控制原理

1
TR2
10 812V~200mA*2 6
D6 1N4001 AC
D5 1N4001 RE+ D7 1N4001
1
U3 LM7805C/TO220
IN GND OUT 3
VCC
220V~60Hz AC_N CP1 0.47u/400V
5
+ C8 1000uF/35V
+ C7 470uF/16V
C9 0.1u
电热水器控制原理及主要零部件介绍
(主要针对硬件部分)
一、工作原理
1、贮水式：电热水器贮满水通电后，电热水器内的电热管将电热水器内胆内 的水加热，当加热到所设定的温度时电路自动断开，电热管停止加热，整机处 于保温状态。当内胆内水温降低到某一温度时，电热管再次通电加热,这种状 态循环往复，以便电热水器始终有热水可用。
3、突跳式限温器和温控器
两者的主要区别：限温器不可自动复位，而温控器可以自动复位 两者均是靠金属片来感测温度，不同点是温控器的金属片在温度降低到 设定的时候，可以自动恢复；而限温器则不行。
4、继电器（我们常用的是电磁式继电器）
1）定义：继电器是一种当输入量（电、磁、 声、光、热）达到一定值时，输出量将 发生跳跃式变化的自动控制器件 继电器是一种电子控制器件，它具有控 制系统（又称输入回路）和被控制系统 （又称输出回路），通常应用于自动控 制电路中，它实际上是用较小的电流去 控制较大电流的一种“自动开关”。故 在电路中起着自动调节、安全保护、转 换电路等作用。 2）电磁继电器的工作原理和特性 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、 衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈 两端加上一定的电压，线圈中就会流过 一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁 就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹 簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动 触点与静触点（常开触点）吸合。当线 圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔 铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位 置，使动触点与原来的静触点（常闭触 点）吸合。这样吸合、释放，从而达到 了在电路中的导通、切断的目的。对于 继电器的“常开、常闭”触点，可以这 样来区分：继电器线圈未通电时处于断 开状态的静触点，称为“常开触点”； 处于接通状态的静触点称为“常闭触 点”。
温控器有两种：一种是液涨式，一种是金属片式。 液涨式有一探头 和毛细管，毛细管内充有热胀冷缩幅度适宜的液体。当达到设定温 度后，感温组内液体膨胀推动膜盒产生一位移，从而使动触头脱离 静触头，达到切断加热器电源的目的。当温度下降，毛细管内液体 收缩，膜盒内位移清除复位，而使动触头与静触头闭合，接通电源， 从而达到恒温控制的目的。 （双）金属片式的温控器是靠双金属片来感温，它也是一个随温度 变化而会发生位移变化的特殊金属片。当温度达到设定温度后，金 属片产生位移，而将动、静触点断开，从而切断电源。 限温器也有两种：同温控器一样，目前也是有液涨式和双金属片式。 它与温控器的主要不同点就是不能自动复位
D8 1N4001
2
T1
5、漏保部分电路（专用芯片）
它主要是利用漏电保护器专用芯片(VG54123)对漏电信号进行放大处理。其组成如下 图。互感器检测漏电，其次级与差分放大器的输入相连。在输入电压达到规定值之前， 闩锁电路一直输出低电平。当漏电流大于规定值，输出变高，则触发可控硅可通，从 而切断主回路电源。
220v~
电源电路
CPU （核心）
A/D 转换 漏电检 测电路
显示部分
4、电源电路
将市电经变压器变压，再经过整流二极管进行整流，将交流电变 为直流电，然后经过电容滤波成比较平滑的直流电，供给CPU及 其它所需电路。 目前，电热水器的电源电路都是一样的。
D4 1N4001
RV1 14D471 AC_L
温控器
带漏电保护插头
限温器
Q
L 棕
Q
N
蓝 黄/绿
E
电 源 指 示 灯
加 热 指 示 灯
加 热 器 组 件
机械式电气原理图
上述是机械式电热水器控制原理图：
其中温控器是主要的控制部件,加热器能够自动通断,循环加 热,就是温控器来控制；当旋转旋转轴时，则就相调节了 触动片与动触片之间的距离，相当于调节了温度;限温器 在此主要起保护作用，当内胆无水或是温控器出现故障 等，加热器一直加热，超过限温器的动作温度，则限温 器就立即切断电源：
1、定义：是利用单片机自动控制温度，当温度达到设定的温度后，能够自
动切断加热器的电源。当温度下降后，又能自动接通加热器的电源
2、控制系统的组成：
控制系统
硬件部分
软件部分
外围电路
PCB
3、硬件控制部分的基本组成
负载 （加热器） 输出机构 （继电器） 控制电路 报警电路 （蜂鸣器） 驱动电路 驱动电路
+1 2
加 热 器
7、软件部分
通俗地讲：就是利用计算机语言或汇编语言（也就是常说的指令）， 按照一定的流程编写出来的一串程序，然后通过仿真调试无误后， 再将此程序写进单片机中。 要完成此软件功能，它必须借助于硬件才能完成。 所以说硬件与软件是不可分割的！ 不同的单片机，其指令也不一样，指令的数量也有多有少。现在通常 用的单片机是8位。当然也有4位的，16位，32位的。 现在所用的单片机，基本上都是十六进制。 单片机的位数，也就是说一个字节是8位，举个例子说明： 1 1 1 1 0 0 0 0
稳压器
参考电压
+ 放大器
AMP
锁存器
la tc h c ir c u lt
-
至用户电器
to lo a d
6、输出机构（继电器控制）
其控制驱动电路如下图。当从CPU管脚输出一高电平时，则三极管导通，从而 使继电器线圈通电，触点吸合，接通电源。反之，若输出一低电平，则三极 管截止，继电器线圈失电。达到切断电源的目的。
Βιβλιοθήκη Baidu
式中η 为变压器的效率；P1 为输入功率，P2 为输出功率。 当变压器的输出功率P2 等于输入功率P1 时，效率η 等于100%， 变压器将不产生任何损耗。但实际上这种变压器是没有的。变压器 传输电能时总要产生损耗，这种损耗主要有铜损和铁损。 铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗。当电流通过线圈电阻发 热时，一部分电能就转变为热能而损耗。由于线圈一般都由带绝缘 的铜线缠绕而成，因此称为铜损。 变压器的铁损包括两个方面。一是磁滞损耗，当交流电流通过变 压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得 硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这 便是磁滞损耗。另一是涡流损耗，当变压器工作时。铁芯中有磁力 线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流 自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流。涡流的存在使 铁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗。 变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大， 损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率 也就越低。
常触 闭头
常触 开头
弹 簧
衔 铁
线 圈
铁 芯
6、变压器
1）、变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流 电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压 （或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个 以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。 2）、技术参数： 对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相应的技术参数表示。 如电源变压器的主要技术参数有：额定功率、额定电压和电压比、额定 频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能，对于 一般低频变压器的主要技术参数是：变压比、频率特性、非线性失真、 磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。 a 、电压比： 变压器两组线圈圈数分别为N1 和N2 ，N1 为初级，N2 为次级。在初级 线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当 N2>N1 时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为 升压变压器：反之，为降压变压器 b 、变压器的效率： 在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值， 叫做变压器的效率，即 η= P2/ P1
三、主要零部件的介绍
1、漏电保护电源线 其漏保原理同前面所讲的漏电保护芯片一样，当可控硅触发时，带动漏 保插头里面的执行机构，从而断开电源。
2 、液涨式温控器和限温器
外形见下面图片,第一张为温控器,第二张为限温器. 温控器是单极,可手调温度,能够自动恢复;而限温器是双极,没有手柄,不 可以调节温度,且在断开时,不能自动复位,必须手动复位.
2、快热式
它主要是有一个水流开关，当有水流流过时，则接通电源， 加热器通电开始加热。当没水时或水流过小，不足以使开 关接通，则断开电源，加热器停止加热。这就是通水通电， 断水断电的基本原理。
带 灯 开 关 微 动 开 关
1
微 动 开 关 2 限 温 器
Q
Q
2
1
限 温 器
加 热 管 组 件
二、电子控制式：