钟控电热开水器自动控制电路

　　这款钟控电热开水器自动控制电路采用型号为CY-84(新型号为：CY-D42D)的12开／关-时钟模块（以下均简称其为“时钟模块”）及少量外围元件构成的，该电路不仅具有水箱内缺水时的电热管断电保护和声、光报警功能及水温自动控制功能，还可根据用户使用需要，通过按键自行设置电热开水器的工作（通电和断电）时间。具有电路简单、制作容易使用灵活、设置方便等优点。
　　
　　一、电路的主要功能与特点
　　
　　“时钟模块”采用LCD液晶显示，具有：星期、12/24时制、时、分、秒等多种参数显示，和设置对“外围电路”
　　
　　定时自动控制功能，可以按需要设定一周内每天的几时几分开和几时几分关，可以每周或每天自动循环。
　　
　　①显示方式：LCD宽视角显示。
　　
　　②工作温度：-30℃～60℃③时钟每日误差：≤0.5s(23±l℃)。
　　
　　④最多控制次数：在一天或一周内任意设定12次开机及12次关机时间。
　　
　　⑤控制时间间隔范围：lmin～168h。
　　
　　⑥电路具有水位自动检测功能，当开水器水箱缺水（水位开关sw未闭合）时，电路将通过固态继电器SSR强制切断关断电热管的电源，以防止电热管于烧造成损坏和发生危险。
　　
　　⑦电路具有缺水声、光报警功能，当开水器水箱缺水时，电路将自动控制缺水报警指示灯闪烁，同时，蜂呜器FMQ将自动发出嘀、嘀、嘀……的蜂鸣报警信号，提醒维护人员添水。
　　
　　⑧电路具有水温自动控制功能，当水被烧开后，温度开关WK接点自动断开，电路将暂时关断电热管的电源；当水温降低后，温度开关接点将自动闭合，使电热管再次接通电源加电工作。
　　
　　⑨“时钟模块”电路由3V电池DH提供后备电源即使系统掉电，“时钟模块”仍可正常工作，确保正常的计时时间和设置的开、关时间参数不会丢失。
　　
　　二、电路结构介绍
　　
　　电路见下图，CY-84“时钟模块”为本电路的核心，其正、反面分别如右上图和右下图所示。IC1为MC14572集成电路芯片，内部含有6个独立的逻辑门电路，分别是叫个非门F1～F4、一个与非门YF和一个或非门HF。其中，利用Fl和F2，组成了一个频率约为0.5Hz的超低频振荡器（改变R7的阻值或C4的容量，可以改变超低频振荡器的频率），其工作与否，受水位开关sW的状态控制；利用与非门YF和非门F4，组成了一个音频振荡器（改变R9的阻值或c5的容量，可以改变音频振荡器的频率），其工作与否，受非门F1（超低频振荡器）输出端电位控制；F3的输入端接至CY-84“时钟模块”定时输出控制端上作为“电压识别器”使用，其输出端接至或非门HF的输入端h；HF则作为输出控制器使用，其输入端。电位受水位开关sw的状态控制。其输出端输出的控制电压经三极管V1放大后驱动固态继电器SSR，再由SSR间接驱动三相交流接触器JCQ动作，最终完成对电热开水器中三相电热管的加电控制。
　　
　　水位开关sw采用耐高温的“浮子式常断接点水位开关”，其安装位置在水箱内略高于电热管的位置上。
　　
　　当水位高于此位置时，浮子浮起，开关接点闭合；当水位低于此位置时，浮子落下，开关接点断开。温控开关WK采用“常通接点式95℃温控开关”，其安装位置在水箱的中部位置上（其受热面要紧贴水箱内胆金属壳上）．当水箱内的水温低于95℃时，WK开关接点保持接通，高于此温度时，WK开关接点处于断开状态。电源变压器T、桥式整流器Qz及CI、C2、7805稳压器WY等元件构成了典型的稳压电路，为整个电路提供+5V的工作电源。由于“时钟模块”的[作电源为3V并且需要后备直流电源，因此，使用VDI、R2和C3构成了简易的3V稳压电路供其使用（注：这里采用将稳压电阻R2串接在3V稳压电路负端与“时钟模块”电源负端之间的目的是为了提高“时钟模块”输出控制端的电位，以便于F3“电压识别器”的准确识别）。同时，使用VD2、VD3、R3和3V电池DH组成简易的不间断直流电源，为其提供后备直流保障。当交流市电正常时，3V稳压电路还可对电池进行“适量充电（需使用充电池）”。电路中所需元件的规格参数均如下图中所标注。
　　
　　三、电路控制工作过程
　　
　　介绍CY-84“时钟模块”的使用与普通的电子闹钟相似，首先应完成正常计时的时、分、秒、星期等时间参数的输入，然后完成拟“定时”控制电开水器加电时间的输入，为了叙述方便，本文以设定每天“7：00加电，18：00断电”为例，对整个电路的丁作过程分类进行介绍。
　　
　　1、定时加电控制过程
　　
　　时间在7:00以前时，“时钟模块”的输出控制端无信号输出，IC1的F3输入端为低电平，输出则为高电平，使HF输出为低电平，Vl截止，SSR和JCQ均不工作，电热管尚不加电。
　　
　　当时间在7:00~18:00之间时，“时钟模块”的输出端输出控制信号，IC1的F3输入端变为高电平，输出则为低电平，只要此时水箱内水位正常，sw开关处于闭合状态，HF的输出就会变为高电平，则Vl导通，驱动SSR导通，JCQ吸合，电热管加电开始工作。
　　
　　当时间到达18:00时，“时钟模块”输出端的控制信号停止输出，IC1的F3输入端恢复为低电平，输出则为高电平，使HF输出为低电平，Vl截止，SSR和JCQ均停止工作，电热管停止加电。
　　
　　2．温度自动控制过程
　　
　　当时间在7:00~18：00之间时，只要水温低于95℃，温控开关的接点就将保持接通状态，则Vl导通．SSR随之导通，JCQ吸合，电热管加电。当水温高于95℃时，温控开关的接点就自动断开，则Vl因输出端开路而截止，SSR随之截止，JCQ释放，电热管断电。当水温低于95℃时，温控开关的接点又将自动接通，使Vl再次导通，SSR随之导通，JCQ吸合，电热管恢复加电……由于温控开关接点断开的温度点和接通的温度点间存在2℃~3℃的惰性温度，而且水温的变化也需要一定的时间，因此，实际上温控开关WK是在一定的温度范围内动作的。
　　
　　3、水位开关自动控制缺水保护和声、光报警过程

      当水位正常时，水位开关sw接点接通，使HF的输入端a接低电位，此时HF的输出端将视输入端b的电位状态而定，这就为“时钟模块”定时输出控制作好了准备。
　　
　　在任意时间，只要水箱缺水（水位低于下限）时，水位开关sw接点就会自动断开，使HF的输入端。通过R5接+5V，则无论“时钟模块”是否有定时控制信号输出，HF的输出端都将被锁定为低电位，使Vl立即截止，SSR和JCQ均不工作，电热管不能加电，电路完成对电热管的缺水强制断电保护功能。与此同时，VD6截止，Fl、F2组成的超低频振荡器开始工作，在Fl输出端将交替输出高、低电平信号，使V2与其同步导通和截止，LED2开始闪烁，且YF和F4组成的音频振荡器也与其同步地处于间歇起振工作状态，在F4输出端输出的断续音频报警信号经V3放大后驱动蜂鸣器FMQ发出嘀、嘀、嘀、…的蜂鸣报警信号，电路完成缺水保护的声、光报警功能。

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