专利名称：家用全自动开水器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于家庭生活电器用品，更确切的说是家庭使用的全自动开水器。
每个家庭和诸多场所都需要开水，但目前所有使用的电热水器都需要由人去加水、看管加热和把开水倒入保温瓶内等一系例烦锁的工作，这样就占用了人们许多时间，给生活及工作带来极大不便。
本实用新型是真对上述存在问题，设计的一种新型家用全自动开水器。加热器在保温瓶内加热集加热保温为一体。只要接通电源和水源(接自来水或外加水箱)，便可自动加水，加热、调温。完全无须由人去看管。并在完全相同条件下烧开水时可节电13％以上。使用该开水器与电饭锅配合十五分钟即可熟饭。
本实用新型的设计构思是在一个壳体内装设二个保温瓶。各保温瓶内的水量由加水控制电路控制，加水开关是由固定在衔铁上方的电磁铁，衔铁下方的永久磁铁，中间可移动的衔铁和一段无毒，无味，抗老化、抗压、弹性性能很好的纯乳胶导水管组成(此管曾在天津医疗器械三厂生产的浮水回收器中作控制水量开关，经四年多使用后观察，被压部位的乳胶管变形很小，而且弹性仍很好)。当保温瓶内的水位降到规定的标高时，通过传感器，加水控制电路的电磁铁吸引衔铁向上位移开启进水开关(乳胶管)加水，当水位达到某规定标高时，通过传感器控制加水控制电路，电磁铁断电，衔铁被永久磁铁吸引拉向下移动，关闭进水开关(乳胶管)停止加水。
为保持水质中对人体有用的成分不因长期反复加热高温而被破坏，在电路设计上采用了可调式宽范围温度控制，而不是恒温这样可以节电。即当水温加热到100℃时，自动断电停止加热，完后自然降温。当水温降至某一规定数值时，便会自动接通电路继续加热到100℃。
另外考虑到一般家庭在夜间息灯后很少使用开水的规律，在电路设计上加设当无光线时该开水器自动停止加热的自动关闭电路。
为安全可靠的掌握保温瓶内水量的变动情况，在电路上设计了声报警装置，在万一控制电路发生故障控制失灵，水位超过规定标高时，通过传感器加水保护电路控制电磁铁断电，进水开关关闭并发出报警信号。
在图4中温度自控电路及夜间自动关闭电路，是针对给水加热的特点要求，采用了宽范围温度控制电路。在设计上利用可控硅的某些特性可控硅一旦触发导通后，控制极便失去作用，这时要使电路阻断必须使阳极电流减少到IH值以下，(IH是可控硅的最小维持电流)，此处功耗很小。本电路选用KS1可控硅。这样可适当减少比较器LM324的功耗。
温控上限由温控电桥R1、R2、R3、W1与负温度系数热敏电阻Rt1组成。当被测上限温度低于R2和W1分压所设定的温度时，同相端的电压交于反相端，输出端为高电平。在数字逻辑电路中规定为“1”。反之规定为“0”。
温控下限由R4、R5、R6、W2与负温度系数热敏电阻Rt2组成。当被测下限温度低于R4和W2分压所设定的温度时，输出仍为高电平。即为“1”反之为“0”。
为说明温度控制过程，结合温控过程示意图3和电路原理图4及逻辑控制表在温控电路中，设温控上限比较器输出端为A，温控下限比较器输出端为B，逻辑输出端为C。在温控I～V的五个阶段中，温度是随时间变化的连续函数T(t)。设温度T2＞T1。
在温控第Ⅰ阶段T＜T1＜T2；在第Ⅱ阶段T1≤T＜T2；在第Ⅲ阶段。T1＜T2≤T；Ⅳ阶段T1＜T＜T2；在第Ⅴ阶段，T≤T1＜T2。假设从最初的温度T＜T1开始。
在Ⅰ阶段T＜T1、 T＜T2则A为“1”B为“1”，C为“1”。
在Ⅱ阶段T＞T1、 T＜T2则A为“1”B为“0”，C为“1”。
在Ⅲ阶段T＞T1、 T＞T2则A为“0”B为“0”，C为“0”。
在Ⅳ阶段T＞T1、 T＜T2则A为“1”B为“0”，C为“0”。
在Ⅴ阶段T＜T1、 T＜T2则A为“1”B为“1”，C为“1”。
为了限制上限温控比较器不必要的电功耗，又能在电阻R12上得到足够的高电平，同时又要考虑到可控硅最小维持电流、此处选用了KS1型可控硅。经实验证明该可控硅触发导通后2毫安仍能维持导通，为稳定可靠起见，在上限温控比较器输出4－5mA的电流，R12的阻值选用1.2kΩ，这样便可以把以上三个问题兼固起来解决。为了减少下限温控比较器的功耗，设计上采用了分压形式。但必须保证KS1型可控硅的触发电压和电流。
夜间自动关闭加热电路同样采用电桥电路。光传感器可以用光敏电阻，也可以用光敏三极管或光敏二极管。这里用的是光敏电阻。当有光照时阻值减小，比较器输出为“1”，反之为“0”。
温控与光控的输出端相“与”决定“与门”的输出状态。当结果为“1”时，(保温瓶内水位超过规定的最低标高时)，双向可控硅FLS2导通、加热显示二极管亮。
图5中水位控制电路及图6中水位显示电路传感器由镀铬线组成。当保温瓶内水位低于规定的最低标高时，通过传感器使BG1截止，由分压电路使可控硅触发导通，J1吸合，J1－1(受加水电路控制)闭合，J1－2(受加水电路控制)断开、加热停止。电磁铁通电、衔铁被吸起(向上移动)，进水管打开加水，J1－3(受加水电路控制)断开使处于低位的传感器不起作用。
当水位上升到规定的最高水位标高时，通过传感器使BG1饱和可控硅截止，加水控制电路J释放电磁铁断电停止加水。
当保温瓶内水位从最高水位开始下降时，因加水控制电路中J1－3已闭合BG1仍维持饱和，可控硅仍截止，只有当水位重新下降到规定的最低水位标高时，BG1才截止，可控硅导通，电磁铁重新吸起衔铁进水管打开加水。在加水开关的选择上，本人也曾考查使用过电磁阀，但因第一，电磁阀价格高，第二，电磁阀常久使用会出现失灵漏水故障。当然使用乳胶管与电磁铁配合作加水开关也存在乳胶管老化问题。但乳胶管可以方便的更换，一般来说仪器使用三年后用户可以打开仪器的检查口，拔下两端接头、换上一只新的(其实乳胶管在此使用寿命远不只三年、但为了可靠保险起见可三年更换一次)
在加水控制电路中重点考虑了BG1的基极，集电极电阻的选用，因BG1处于长时间饱和状态，这里选用基极电阻为35KΩ，集电极电阻为2KΩ，这样BG1的集电极电流最大不会超过5.5mA。为保证保温瓶内的水位控制稳定可靠，这里选用可控硅FLS1驱动继电器。
图6中水位显示传感器用镀铬线制成，依次插入保温瓶内的不同水位标高位置，当保温瓶内水位淹没传感器时，对应的水位显示发光二极管D1～D6亮、发光二极管驱动器采用3DG6D。基极电阻取20KΩ，集电极电阻值取750Ω。
图7中加水保护电路及报警电路为了防止水位控制电路一旦出现故障，使保温瓶内水满溢出的现象发生，特增设一套保护电路和报警电路，以保证仪器运行中的绝对安全可靠。其工作原理是检测部分由二个“与非门”组成，当保温瓶内水位低于报警水位时，由于“门一”接低电平，所以“门二”输出为低电平，BG1截止，继电器不工作。当保温瓶内水位淹没保护电路传感器时，“门一”输入为高电平，“门二”输出为高电平，三极管BG1饱和导通，继电器动作，J2－1(受加水保护电路控制)断开切断电磁铁电源，进水开关关闭，J2－2(受加水保护电路控制)闭合报警。
报警器电路由另外二个“非门”组成，当J2－2(受加水保护电路控制)闭合后报警器将产生IKHZ的音频。
f＝ 1/(RC) ＝ 1/(1×105×1×10－8) ＝1000HZ
图8中电源电路由于安全原因，家用全自动开水器采用三组整流电源。图8中一组供温控电路使用；二组供加水控制电路、报警电路，加水保护电路使用。(家用全自动开水器是由二只互相独立的保温瓶组成，加水控制电路也是互相独立的，但为降低成本电源部分是共用的，光控部分也是共用的)。根据元件允许，考虑到功率问题两套整流电源都是输出12伏，采取阻容滤波，简单稳压方式。水位显示电路共同使用一组6伏的电源。
本实用新型实施例结合附图给出
图1和图2为家用全自动开水器结构示意图。
图中(1)为出水管、(2)为加热器、(3)为传感器、(4)为进水管、(5)为上盖、(6)为上固定架，(7)为进气管(8)为保温瓶、(9)为壳体、(10)为下固定板，(11)、(12)为进水开关(乳胶管)，(13)为电磁铁，(14)为衔铁，(15)为永久磁铁，(16)为气囊，(17)为手压柄，(18)为排气伐，(19)为检查孔，(20)为进气接口。图九为排气伐放大图图中(22)为气伐排气孔、(23)为气伐进气孔。
壳体(9)为立体长方形，内装有两组保温瓶(8)由上固定架(6)和下固定板(10)固定。保温瓶Ⅰ、Ⅱ之间装有二只气囊(16)及手压柄(17)，在电磁铁(13)与永久磁铁(15)中间装有衔铁(14)可在其间上下移动压实或放开装在下面的由乳胶管制成的进水开关(11)、(12)。出水管(1)、加热器(2)、传感器(3)、进水管(4)由园柱梯形橡胶体固定后插入保温瓶内压紧封装。出水管(1)进水管(4)由金属防腐蚀的材料制成。出水管(1)可伸入保温瓶底部。传感器(3)可集中制作在一个圆柱体内由镀铬线制成，按需要设有不同标高。热敏电阻需封装在管内使用。进气管(9)和排气伐上口(20)与排气伐连接。保温瓶内气压正常时，排气伐由弹簧压紧常闭状态。温度控制电路及夜间自动关闭加热电路、加水控制电路、水位显示电路、加水保护电路及报警电路、电源电路均装壳体内(9)由上盖(5)封闭成一个整体。在壳体(9)的进水开关的对侧上开设有检查孔(19)、供用户更换导水乳胶管开关(11)、(12)及检修用。
权利要求1.一种新颖实用的家用全自动开水器，包括有两个保温瓶，气囊、壳体、上盖、进、出水管、排气伐、电磁铁、衔铁、永久磁铁、乳胶管和加热器、传感器及电路组成，其特征在于壳体内装有两组保温瓶，进、出水管控制开关，加热器，传感器，显示器，保护装置及电路。
2.如权利要求1所述家用全自动开水器，其特征在于两组保温瓶、气囊由固定架、板固定在一个壳体内，加热器在保温瓶内加热，集加热、保温为一体。
3.如权利要求1所述家用全自动开水器，其特征在于进水自动控制开关，由电磁铁、衔铁、永久磁铁及乳胶管组成。
4.如权利要求1所述家用全自动开水器，其特征在于温度自动控制电路采用可控硅宽范围温度控制。
5.如权利要求1所述家用全自动开水器，其特征在于夜间自动关闭加热，其电桥电路的光传感器可用光敏电阻、光敏三极管或二极管。
6.如权利要求1所述家用全自动开水器，其特征在于水位控制电路由三极管和可控制硅组成。
7.如权利要求1所述家用全自动开水器，其特征在于加水控制电路和水位报警电路，主要由三极管和二个与非门组成。
8.如权利要求1、5、6、7所述家用全自动开水器，其特征在于传感器由镀铬线材料制成。
专利摘要一种新颖实用的家用全自动开水器，由两组保温瓶组成集加热保温为一体。进、出水管控制开关，加热器、传感器、显示器、保护装置及电路具有温度控制范围宽，节电，安全可靠、设计结构合理，成本与其功能相比开发价值高，温控、加水、夜间无光自动关闭加热，溢水自动控制和报警等优点，可广泛普及各个家庭及人员较少的公共场所。
文档编号F24H1/20GK2057731SQ89214709
公开日1990年5月30日 申请日期1989年7月29日 优先权日1989年7月29日
发明者白仁贵 申请人:白仁贵