一种加热保护电路和加热装置的制作方法

本实用新型实施方式涉及电路保护技术领域，特别是涉及一种加热保护电路和加热装置。

背景技术：

目前，随着人们生活水平的提高和科学技术的发展，各种智能家电得以快速发展和广泛应用，其中就包括用于烹饪的加热类家用电器，例如，热水壶或者电饭煲等等，由于在实际使用过程，会存在无人照看时，当汤或者水烧开时，若切断电源不及时，水或者汤会溢出，水溢出则会浪费水资源，若汤溢出，则会影响煮汤效果，而且还都会降低消费者的体验感，严重的话可能会引起安全事故。目前较为普遍的做法是通过水位检测电极来检测水是否烧开，进而输出对应的信号给mcu，再由mcu控制是否继续加热。

但是发明人在实现本实用新型的过程中，发现现有技术存在以下技术问题：在现有技术中，过于依赖mcu实现溢出检测以及切断加热，假设当mcu失效出现死机状况时，则无法有效停止加热，影响用户体验，甚至带来安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型实施方式主要解决的技术问题是提供一种加热保护电路和加热装置，旨在解决当mcu失效出现死机状况时，无法有效停止加热的问题。

第一方面，为解决上述技术问题，本实用新型实施方式采用的一个技术方案是：提供一种加热保护电路，其应用于加热设备，包括：

主控制器；

水位检测电路，其与所述主控制器连接，所述水位检测电路用于检测所述加热设备中液体的水位信息；

加热电路，其包括加热体和继电器，所述加热体通过所述继电器与外界供电电源连接，所述加热体用于加热所述加热设备中的液体；

继电器驱动电路，其分别与所述主控制器、所述水位检测电路、所述加热电路中的所述继电器连接；

所述主控制器用于控制所述继电器驱动电路打开或者闭合所述继电器，进而实现关断或者连通所述加热电路，当所述主控制器出现故障且所述水位检测电路检测到水位信息异常时，所述水位检测电路输出电平触发所述继电器驱动电路关断所述加热电路以停止加热。

可选的，所述加热保护电路还包括报警电路；

所述报警电路与所述水位检测电路连接，当所述水位检测电路检测到水位信息异常时，所述报警电路执行报警动作。

可选的，所述加热保护电路还包括dc-dc隔离输出电源；

所述dc-dc隔离输出电源的输入端与所述外界供电电源连接，所述dc-dc隔离输出电源的输出端与所述主控制器连接，所述dc-dc隔离输出电源用于为所述主控制器提供直流电。

可选的，所述水位检测电路包括第一三极管、第一电极、参考电极和第一二极管；

所述第一三极管的输出端分别与所述主控制器的检测端口、所述报警电路连接，所述第一三极管的输入端与第一直流电源连接，所述第一三极管的控制端分别与所述第一电极、第一二极管的输出端连接，所述第一二极管的输入端与所述继电器驱动电路连接，所述参考电极接地；

其中，所述参考电极设置于所述加热设备中储水槽的底部，所述第一电极设置于所述加热设备中的储水槽的槽口处。

可选的，所述继电器驱动电路包括第二三极管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第二二极管，所述第二三极管的输入端和所述第一电阻的一端均与第二直流电源连接，所述第二三极管的控制端和所述第一电阻的另一端均与所述第三三极管的输入端连接，所述第二三极管的输出端分别与所述第二二极管的输出端和所述继电器中的线圈的一端连接，所述第三三极管的输出端、所述第二二极管的输入端、所述继电器中的线圈的另一端和所述第二电阻的一端均接地，所述第二电阻的另一端、所述第三三极管的控制端均与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第四电阻的一端、所述第一二极管的输入端连接，所述第四电阻的另一端与所述主控制器的输出控制端连接；

所述加热体的一端与所述外界供电电源的零线连接，所述加热体的另一端与所述继电器中触点组的一触点连接，所述继电器中触点组的另一触点与所述外界供电电源的火线连接，所述触点组为常开触点组。

可选的，所述第一三极管和所述第二二极管均为pnp三极管，所述第三二极管为npn三极管。

可选的，所述报警电路包括蜂鸣器、第五电阻和led灯，所述第一三极管的输出端分别与所述蜂鸣器的输入端、所述led灯的输入端连接，所述蜂鸣器的输出端、所述led灯的输出端均与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端接地。

可选的，所述加热保护电路还包括保险管，所述保险管设置于所述外界供电电源的火线上。

第二方面，为解决上述技术问题，本实用新型实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种加热设备，包括：

如上述的加热保护电路；

设备本体，其设置有储水槽，所述加热保护电路的加热体和参考电极设置于所述储水槽的槽底，所述加热保护电路的第一电极设置于所述储水槽的槽口处。

可选的，所述加热设备还包括盖体，所述盖体用于固定在所述设备本体上并对所述储水槽进行密封，所述加热保护电路的蜂鸣器和led灯设置于所述盖体上。

本实用新型实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施方式的一种加热保护电路，其应用于加热设备，包括：主控制器；水位检测电路，其与所述主控制器连接，所述水位检测电路用于检测所述加热设备中液体的水位信息；加热电路，其包括加热体和继电器，所述加热体通过所述继电器与外界供电电源连接，所述加热体用于加热所述加热设备中的液体；继电器驱动电路，其分别与所述主控制器、所述水位检测电路、所述加热电路中的所述继电器连接；所述主控制器用于控制所述继电器驱动电路关断或者连通所述加热电路，当所述主控制器出现故障且所述水位检测电路检测到水位信息异常时，所述继电器驱动电路自动关断所述加热电路以停止加热。由此，即便当主控制器失效出现死机等状况时，所述水位检测电路检测到水位信息异常时，所述继电器驱动电路依旧可以自动关断所述加热电路以停止加热，从而提升用户体验，减少安全隐患。

附图说明

一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施方式的加热保护电路的结构框图；

图2是本实用新型实施方式的加热保护电路的电路结构示意图；

图3是本实用新型实施方式的加热设备的结构示意图；

图4是本实用新型实施方式的加热设备中盖体和设备本体的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，实用新型实施方式提供一种加热保护电路100，其应用于加热设备200，包括：主控制器10、水位检测电路20、加热电路30、继电器驱动电路40、报警电路50和dc-dc隔离输出电源60。

其中，水位检测电路20与主控制器10连接，水位检测电路20用于检测加热设备200中液体的水位信息；加热电路30包括加热体31和继电器ry，加热体31通过继电器ry与外界供电电源300连接，加热体31用于加热加热设备200中的液体；继电器驱动电路40分别与主控制器10、水位检测电路20、加热电路30中的继电器ry连接；主控制器10用于控制继电器驱动电路40打开或者闭合所述继电器ry，进而实现关断或者连通加热电路30，当主控制器10出现故障且水位检测电路20检测到水位信息异常时，水位检测电路20输出电平触发继电器驱动电路40自动关断加热电路30，从而停止加热；报警电路50与水位检测电路20连接，当水位检测电路20检测到水位信息异常时，报警电路50执行报警动作提醒用户,其中，水位信息异常包括液体溢出等等；dc-dc隔离输出电源60的输入端与外界供电电源连接，dc-dc隔离输出电源60的输出端与主控制器10连接，dc-dc隔离输出电源60的接地端接地，dc-dc隔离输出电源60用于为主控制器10提供直流电。由此，即便当主控制器10失效出现死机等状况时，水位检测电路20检测到水位信息异常时，继电器驱动电路40依旧可以自动关断加热电路30以停止加热，从而提升用户体验，减少安全隐患。

具体的，主控制器10包括单片机等，例如mc96f6432a单片机，主控制器10的电源端连接dc-dc隔离输出电源60的输出端，主控制器10的接地端接地。水位检测电路20包括第一三极管q1、第一电极j1、参考电极j0和第一二极管d1；第一三极管q1的输出端(第一三极管q1的集电极)分别与主控制器10的检测端口water_check、报警电路50连接，第一三极管q1的输入端(第一三极管q1的发射极)与第一直流电源u1连接，可选的，第一直流电源u1的电压值为+5v；第一三极管q1的控制端(第一三极管q1的基极)分别与第一电极j1、第一二极管d1的输出端连接，第一二极管d1的输入端与继电器驱动电路40连接，参考电极j0接地；其中，参考电极j0设置于加热设备200中储水槽201的底部，第一电极j1设置于加热设备200中储水槽201的槽口处。

继电器驱动电路40包括第二三极管q2、第三三极管q3、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第二二极管d2，第二三极管q2的输入端(第二三极管q2的发射极)和第一电阻r1的一端均与第二直流电源u2连接，可选的，第二直流电源u2的电压值为+12v；第二三极管q2的控制端(第二三极管q2的基极)和第一电阻r1的另一端均与第三三极管q3的输入端(第三三极管q3的集电极)连接，第二三极管的输出端(第二三极管q2的集电极)分别与第二二极管的输出端d2和继电器ry中的线圈j的一端连接，第三三极管q3的输出端(第三三极管q3的发射极)、第二二极管d2的输入端、继电器ry中的线圈j的另一端和第二电阻r2的一端均接地，第二电阻r2的另一端、第三三极管q3的控制端(第三三极管q3的基极)均与第三电阻r3的一端连接，第三电阻r3的另一端分别与第四电阻r4的一端、第一二极管d1的输入端连接，第四电阻r4的另一端与主控制器10的输出控制端relay_control连接；加热体31的一端与外界供电电源的零线n1连接，加热体31的另一端与继电器ry中触点组的一触点k1连接，继电器ry中触点组的另一触点k2与外界供电电源的火线l1连接，触点组为常开触点组，即继电器ry为动合型，其线圈j不通电时两触点k1和k2是断开的，通电后，两个触点k1和k2就闭合。可选的，第一三极管q1和第二三极管q2均为pnp三极管，第三三极管q3为npn三极管。

报警电路50包括蜂鸣器bz、第五电阻r5和led灯，第一三极管q1的输出端分别与蜂鸣器bz的输入端、led灯的输入端连接，蜂鸣器bz的输出端、led灯的输出端均与第五电阻r5的一端连接，第五电阻r5的另一端接地。当水位检测电路20检测到水位异常时，即水位溢出至储水槽201的槽口处时，则控制报警电路50进行报警动作，报警动作包括蜂鸣器bz发出蜂鸣声，led灯发光等等。

进一步的，为了使得加热保护电路100运行的更加安全可靠，加热保护电路100还包括保险管fuse，保险管fuse设置于外界供电电源300的火线l1上，加热体31通过保险管fuse与外界供电电源300连接，保险管fuse用于负载短路时切断电源，进而使加热保护电路100运行的更加安全可靠。

为了更好的说明本实用新型实施方式的工作原理，以下根据主控制器10的功能正常与否分两种情况进行阐述：

第一种情况：当主控制器10的功能正常时，若需要为加热设备200中储水槽201内的液体进行加热，则主控制器10的输出控制端relay_control输出高电平，并通过第四电阻r4后作用于第三三极管q3的控制端(第三三极管q3的基极)，第三三极管q3导通进而导通第二三极管q2，由此，继电器ry的线圈j与第二直流电源u2接通，从而使继电器ry中触点组一触点k1和另一触点k2接通，加热电路30进而连通，加热体31开始对加热设备200中储水槽201内的液体进行加热，当液体沸腾后，由于液体导电并溢出与第一电极j1接触，进而将第一电极j1和参考电极j0连通，由于参考电极j0接地为低电平，当第一电极j1和参考电极j0连通瞬间，第一电极j1也被拉低至低电平，从而导致第一三极管q1导通，此时报警电路50被连通，报警电路50中蜂鸣器bz发出蜂鸣声、led灯发光从而执行报警动作。

同时，第一三极管q1的输出端将输出高电平至主控制器10的检测端口water_check，当主控制器10的检测端口water_check接收到高电平时，会在输出控制端relaycontrol输出低电平，从而使第三三极管q3和第二三极管q2均截止，进而使继电器ry的线圈j的两端不再连接第二直流电源u2，继电器ry中的两个触点k1和k2将分离，进而断开加热电路30，以停止加热体31对储水槽201内的液体继续加热。

第二种情况：当主控制器10的关断功能异常时，若需要为加热设备200中储水槽201内的液体进行加热，则主控制器10的输出控制端relay_control输出高电平，并通过第四电阻r4后作用于第三三极管q3的控制端(第三三极管q3的基极)，第三三极管q3导通进而导通第二三极管q2，由此，继电器ry的线圈j与第二直流电源u2接通，从而使继电器ry中触点组一触点k1和另一触点k2接通，加热电路30进而连通，加热体31开始对加热设备200中储水槽201内的液体进行加热。当液体沸腾后，由于液体导电并溢出与第一电极j1接触，进而将第一电极j1和参考电极j0连通，由于参考电极j0接地为低电平，当第一电极j1和参考电极j0连通瞬间，第一电极j1也被拉低至低电平，从而导致第一三极管q1导通，此时报警电路50被连通，报警电路50中蜂鸣器bz发出蜂鸣声、led灯发光从而执行报警动作。

同时，第一三极管q1的输出端将输出高电平至主控制器10的检测端口water_check，由于主控制器10的关断功能异常，此时即便当主控制器10的检测端口water_check接收到高电平时，主控制器10也无法有效通过输出控制端relay_control输出低电平控制继电器驱动电路40关断加热电路30，但是，由于第三电阻r3和第四电阻r4之间的公共端通过第一二极管d1与第一电极j1连接，所以在第一电极j1和参考电极j0连通瞬间，第一电极j1被拉低至低电平的同时，第三电阻r3和第四电阻r4之间的公共端也被拉低至低电平，进而使第三三极管q3和第二三极管q2均截止，进而使继电器ry的线圈j的两端不再连接第二直流电源u2，继电器ry中的两个触点k1和k2将分离，进而断开加热电路30，以停止加热体31对储水槽201内的液体继续加热。

值得说明的是：在本实用新型实施方式中，第一方面、第一二极管d1可以防止主控制器10在正常驱动第三三极管q3导通时，误触发报警电路50动作，具体原因为：当主控制器10的输出控制端relaycontrol输出低电平来控制继电器驱动电路40关断加热电路30、且水位检测电路20未检测到水位信息异常时，假设没有第一二极管d1的存在，输出控制端relaycontrol输出的低电平将作用于第一三极管q1使得第一三极管q1被导通，进而触发报警电路50误动作。

第二方面、第四电阻r4可以防止当水位检测电路20检测到水位信息异常时，主控制器10的输出控制端relaycontrol被强制拉低导致损坏，具体原因为：当主控制器10通过输出控制端relay_control输出高电平至液体沸腾，水位检测电路20将检测到水位信息异常，第三电阻r3和第四电阻r4之间的公共端也将被拉低至低电平，若没有第四电阻r4限流，则主控制器10的输出控制端relay_control上的电流将非常大甚至导致损坏输出控制端relay_control。

在本实用新型实施方式中，加热保护电路100应用于加热设备200，加热保护电路100包括：主控制器10、水位检测电路20、加热电路30、继电器驱动电路40、报警电路50和dc-dc隔离输出电源60。其中，水位检测电路20与主控制器10连接，水位检测电路20用于检测加热设备200中液体的水位信息；加热电路30包括加热体31和继电器ry，加热体31通过继电器ry与外界供电电源300连接，加热体31用于加热加热设备200中的液体；继电器驱动电路40分别与主控制器10、水位检测电路20、加热电路30中的继电器ry连接；主控制器10用于控制继电器驱动电路40打开或者闭合所述继电器ry，进而实现关断或者连通加热电路30，当主控制器10出现故障且水位检测电路20检测到水位信息异常时，所述水位检测电路输出电平控制继电器驱动电路40自动关断加热电路30，从而停止加热；报警电路50与水位检测电路20连接，当水位检测电路20检测到水位信息异常时，报警电路50执行报警动作提醒用户；dc-dc隔离输出电源60的输入端与外界供电电源连接，dc-dc隔离输出电源60的输出端与主控制器10连接，dc-dc隔离输出电源60的接地端接地，dc-dc隔离输出电源60用于为主控制器10提供直流电。由此，即便当主控制器10失效出现死机等状况时，水位检测电路20检测到水位信息异常时，继电器驱动电路40依旧可以自动关断加热电路30以停止加热，从而提升用户体验，减少安全隐患。

请一并参阅图2至4，本实用新型实施方式还提供一种加热设备200，包括：如上述的加热保护电路100；设备本体210，其设置有储水槽201，加热保护电路100的加热体31和参考电极j0设置于储水槽201的槽底，加热保护电路100的第一电极j1设置于储水槽201的槽口处。加热设备200还包括盖体220，盖体220用于固定在设备本体210上并对储水槽201进行密封，加热保护电路100的蜂鸣器bz和led灯设置于盖体220上。可选的，设备本体210呈杯状。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。