Technology 技术
电热水器控制电路的设计
葛丰亮 杜鑫
（中国家用电器研究院 北京 100176）
摘要：本文介绍即热式电热水器控制电路的设计思路、基本组成和工作原理。关键词：电热水器；单片机；驱动电路
Design of the electric heating water equipment control circuit
Ge Fengliang Du Xin
（China household electric appliance research institute Beijing 100176）
Abstract：This paper introduces the control circuit design，formulation and Working principle of the electric quick-heating water equipment.
Keywords: electric quick-heating water equipment；single-chip computer；driver circuit
1 引言
即热式电热水器是将直接浸在水中的电热元件(或将管内通水、管外通电的新型电热元件)快速加热，使流经电热元件之冷水瞬间加热至适当温度，以供人们淋浴或厨用，称之即热式电热水器。由于冷水瞬间加热所需功率较大，安全性能要求高．故本电热水器控制电路的设计需考虑漏电保护、超温控制、停水断电等有戈人身安全和设备保护方面的诸多因素。现就其控制电路原理分析如下。
ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003A由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成，具有同时驱动7组负载的能力，为单片双极型大功率高速集成电路。
单片机的软件设计要解决好温度信号的模数转换、水温控制和开关器件开关信号的编程控制。
辅助电源部分为一开关电源模块，用以为单
定的水温。
漏电保护：采用漏电保护专用芯片UTC54123配合感应线圈来实现漏电保护功能。
3 电路特点
即热式电热水器的问世，为大小家庭、酒楼、别墅、宾馆、等提供丁理想的配套设施，其控制电路的主要特点如下：
(1)安全可靠：灵敏的漏电保护电路，有效防止触电危险，确保实用者的人身安全。(2)水温控制精确并连续可调：电子调温控制电路可使电热水器温度连续可调，单片机根据设定水温当前水温，输出合理的控制信号，控制加热，实现精准的水温控制。(3)操作简单：简洁，方便的输入端口可以方便用户根据自己的需要，只需旋转温度调节旋钮，用户就可在温度调节范围内，任意设置水温；旋转加热时间旋钮，即可设定加热时间。(4)快速方便：该电热水器加热功率大，最大可达12KW，一开即热，不需要等待，省时方便。
2 系统介绍
即热式电热水器整机原理框图如图l所示。它由主电路（即开关器件）、发热器件、驱动电路、辅助电源、漏电保护电路、单片机电路、显示电路及输入端口等组成。
本控制电路的主电路选用855AWP-1A-C2 12V （30A 250V）继电器作为开关器件来控制发热器件的通电（加热）与否，根据单片机发出的相应控制信号实现对发热器件的加热功率以及水温进行控制。
驱动电路核心器件采用高压大电流达林顿晶体管阵列电路ULN2003A来驱动继电器。
片机以及驱动电路等弱电部分提供合适的直流电。该电路以电源管理芯片Viper22A为核心IC，并辅助以78L05，产生供单片机使用的稳定可靠的+5V直流电和供ULN2003A使用的+12V直流电。电路如图2所示：
输入端口：为方便用户使用，采用两个旋转式电位器，分别作为水温和加热时间的输入端口。电位器输出端连接到单片机的两个AD端口，单片机通过判断该两个端口的电压值来判断用户设定的水温值和加热时间。操作十分简单。
显示：采用4位数码管作为显示，其中低两位用来显示设定的加热时间，高两位用来显示设
4 结论
本控制电路设计具有结构简单．安全可靠，经济实用的特点。经过实际测试，完全实现了预期的设计目标。
参考文献
[1]柴 钰 单片机原理及应用. 西安电子科技大学出版社.2009
[2]陈连坤 单片机原理与实践. 清华大学出版社.2009[3]顾德英 计算机控制技术（第二版）.北京邮电大学出版社,2005
[4]吴健 AVR单片机实用C语言程序设计与典型实例 中国电力出版社 2008
Technology 技术
电热水器控制电路的设计
葛丰亮 杜鑫
（中国家用电器研究院 北京 100176）
摘要：本文介绍即热式电热水器控制电路的设计思路、基本组成和工作原理。关键词：电热水器；单片机；驱动电路
Design of the electric heating water equipment control circuit
Ge Fengliang Du Xin
（China household electric appliance research institute Beijing 100176）
Abstract：This paper introduces the control circuit design，formulation and Working principle of the electric quick-heating water equipment.
Keywords: electric quick-heating water equipment；single-chip computer；driver circuit
1 引言
即热式电热水器是将直接浸在水中的电热元件(或将管内通水、管外通电的新型电热元件)快速加热，使流经电热元件之冷水瞬间加热至适当温度，以供人们淋浴或厨用，称之即热式电热水器。由于冷水瞬间加热所需功率较大，安全性能要求高．故本电热水器控制电路的设计需考虑漏电保护、超温控制、停水断电等有戈人身安全和设备保护方面的诸多因素。现就其控制电路原理分析如下。
ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003A由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成，具有同时驱动7组负载的能力，为单片双极型大功率高速集成电路。
单片机的软件设计要解决好温度信号的模数转换、水温控制和开关器件开关信号的编程控制。
辅助电源部分为一开关电源模块，用以为单
定的水温。
漏电保护：采用漏电保护专用芯片UTC54123配合感应线圈来实现漏电保护功能。
3 电路特点
即热式电热水器的问世，为大小家庭、酒楼、别墅、宾馆、等提供丁理想的配套设施，其控制电路的主要特点如下：
(1)安全可靠：灵敏的漏电保护电路，有效防止触电危险，确保实用者的人身安全。(2)水温控制精确并连续可调：电子调温控制电路可使电热水器温度连续可调，单片机根据设定水温当前水温，输出合理的控制信号，控制加热，实现精准的水温控制。(3)操作简单：简洁，方便的输入端口可以方便用户根据自己的需要，只需旋转温度调节旋钮，用户就可在温度调节范围内，任意设置水温；旋转加热时间旋钮，即可设定加热时间。(4)快速方便：该电热水器加热功率大，最大可达12KW，一开即热，不需要等待，省时方便。
2 系统介绍
即热式电热水器整机原理框图如图l所示。它由主电路（即开关器件）、发热器件、驱动电路、辅助电源、漏电保护电路、单片机电路、显示电路及输入端口等组成。
本控制电路的主电路选用855AWP-1A-C2 12V （30A 250V）继电器作为开关器件来控制发热器件的通电（加热）与否，根据单片机发出的相应控制信号实现对发热器件的加热功率以及水温进行控制。
驱动电路核心器件采用高压大电流达林顿晶体管阵列电路ULN2003A来驱动继电器。
片机以及驱动电路等弱电部分提供合适的直流电。该电路以电源管理芯片Viper22A为核心IC，并辅助以78L05，产生供单片机使用的稳定可靠的+5V直流电和供ULN2003A使用的+12V直流电。电路如图2所示：
输入端口：为方便用户使用，采用两个旋转式电位器，分别作为水温和加热时间的输入端口。电位器输出端连接到单片机的两个AD端口，单片机通过判断该两个端口的电压值来判断用户设定的水温值和加热时间。操作十分简单。
显示：采用4位数码管作为显示，其中低两位用来显示设定的加热时间，高两位用来显示设
4 结论
本控制电路设计具有结构简单．安全可靠，经济实用的特点。经过实际测试，完全实现了预期的设计目标。
参考文献
[1]柴 钰 单片机原理及应用. 西安电子科技大学出版社.2009
[2]陈连坤 单片机原理与实践. 清华大学出版社.2009[3]顾德英 计算机控制技术（第二版）.北京邮电大学出版社,2005
[4]吴健 AVR单片机实用C语言程序设计与典型实例 中国电力出版社 2008