带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器及其控制方法.pdf

带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器及其方法，所述热水器包括置于外壳内部的内胆，安装于内胆内部的阳极棒与电加热管，负责控制热水器的控制主板，还包括电流检测电路，电流处理电路与报警提示电路，所述电流检测电路安装于内胆外部。其控制方法包括步骤：1S，开启热水器的控制主板，对热水器通水通电，启动热水器加热电路；2S，检测阳极棒的损耗情况：3S，热水器达到预设温度时，热水器加热电路与电流检测电路均自动断电。能够根据不同用户的热水器的实际使用环境及自身因素自动检测保护电流，判断阳极棒的消耗情况，保证了阳极棒对电加热器和内胆的全面保护。

权利要求书1.  一种带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器，包括置于外壳内部的内胆，安装于内胆内部的阳极棒与电加热管，负责控制热水器的控制主板，其特征是，还包括电流检测电路，电流处理电路与报警提示电路，所述电流检测电路安装于内胆外部，所述电流检测电路包括依次串联连接的直流电源，数字电流表A1，转换开关，数字电流表A2，平衡电阻R；所述平衡电阻R与直流电源之间的节点连接电加热管，所述转换开关与数字电流表A2之间的节点连接阳极棒，所述阳极棒与内胆非绝缘直接接触，所述电加热管与内胆通过绝缘件绝缘接触；减法器，所述减法器的输入端连接数字电流表A1与数字电流表A2；第一数字比较器，所述第一数字比较器的输入端连接所述减法器的输出端；计时器，所述计时器的控制端连接第一比较器的输出端；第二比较器，所述第二比较器的输入端连接计时器的输出端；所述第二数字比较器连接所述报警提示电路。2.  根据权利要求1所述的带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器，其特征是，还包括温度探头与数据选择器，所述温度探头安装在所述内胆内部，所述温度探头连接数据选择器，所述数据选择器分别连接所述控制主板与第三数字比较器，所述第三数字比较器控制转换开关，所述转换开关为数字开关或者继电器开关。3.  根据权利要求1或2所述的带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器，其特征是，所述阳极棒通过焊接在内胆上的螺纹基座直接螺纹连接并可靠导通，温度传感器安装在电加热管内。4.  根据权利要求1或2所述的带有阳极棒损耗检测提示功能 的热水器，其特征是，所述阳极棒安装在电加热管上并通过绝缘垫片与电加热管绝缘安装，同时通过导线与内胆紧固连接。5.  根据权利要求3所述的带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器，其特征是，所述报警提示电路包括声光报警器，所述声光报警器的正极连接电压源VDD，所述声光报警器的负极连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接第二数字比较器的输出端，所述三极管Q2的发射极接地。6.  根据权利要求4所述的带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器，其特征是，所述报警提示电路包括声光报警器，所述声光报警器的正极连接电压源VDD，所述声光报警器的负极连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接第二数字比较器的输出端，所述三极管Q2的发射极接地。7.  一种基于权利要求1-6所述的带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器的控制方法，其特征是，包括步骤：1S，开启热水器的控制主板，对热水器通水通电，启动热水器加热电路；2S，检测阳极棒的损耗情况：21S，对电流检测电路进行通电，电流处理电路中预设标准保护电流IN；22S，测量电路电测电路主干路上电流I1，测量平衡电阻R上的电流I2；23S，计算阳极棒与电加热管之间的保护电流I，I＝I1-I2；24S，比较保护电流I与标准保护电流IN，当I≤IN时，利用计时器计时并记录保存时间；当计时器累计计时超过72小时时，启动报警提示电路，提示更换阳极棒；3S，热水器达到预设温度时，热水器加热电路与电流检测电路均自动断电。8.  根据权利要求7所述的带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器的控制方法，其特征是，所述步骤1S包括步骤：211S，通过电加热管将内胆中的水加热至18℃-22℃；212S，闭合电流检测电路开关导通电流检测电路。9.  根据权利要求7所述的带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器的控制方法，其特征是，所述步骤24S中的标准保护电流IN是按照标准QB/T 2590—2003(贮水式热水器搪瓷制件)附录B标准保护电流试验，测试标准保护电流值的理论值。

说明书带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器及其控制方法
技术领域
本发明涉及家用电器领域，尤其涉及带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器及其控制方法。
背景技术
目前市面上家用热水器绝大部分的内胆都是由碳钢材料制成的搪瓷内胆，为防止内胆腐蚀，通常在热水器内胆上装有作为牺牲阳极棒的镁棒或铝棒，对内胆进行进一步的保护。
由于阳极棒安装在热水器内部，用户很难了解阳极棒消耗情况，加上热水器安装地区的水质、用户设定温度、内胆搪瓷质量等差异，阳极棒的使用寿命也不相同。对于水质好的地区，阳极棒使用寿命可以达到3-4年，而水质差的地区，使用1-2年阳极棒就消耗殆尽。如果用户不及时更换阳极棒，热水器内胆就会失去保护，导致内胆腐蚀而漏水，甚至引发触电等人身事故。
目前，大部分热水器阳极棒与内胆绝缘安装，通过检测阳极棒与内胆之间的保护电流并与标准保护电流值进行对比判断是否需要更换阳极棒。虽然能够测试保护电流，但仅设置一个固定的保护电流值，当实测的保护电流小于该固定保护电流值时，提示用户阳极棒耗尽需要更换。由于热水器本身性能、用户使用方式、当地水质、内胆搪瓷质量等方面存在差异，会出现实际保护电流高于或低于标准保护电流值，这样就会过早或者过晚提醒，导致更换时机不当，拆早了没有用完，更换会造成浪费，拆晚了 内胆就已经开始腐蚀，起不到持续保护的作用。另外，阳极棒与内胆之间的电流值很小，检测模块取样检测得到的电流不精确，误差比较大，实际生产中不易实现。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器及其控制方法，本技术方案既减缓阳极棒的损耗，保护电热管，又能实时检测阳极棒的损耗情况，提示用户及早更换镁棒。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器，包括置于外壳内部的内胆，安装于内胆内部的阳极棒与电加热管，负责控制热水器的控制主板，还包括电流检测电路，电流处理电路与报警提示电路，所述电流检测电路安装于内胆外部，所述电流检测电路包括依次串联连接的直流电源，数字电流表A1，转换开关，数字电流表A2，平衡电阻R；所述平衡电阻R与直流电源之间的节点连接电加热管，所述转换开关与数字电流表A2之间的节点连接阳极棒，所述阳极棒与内胆非绝缘直接接触，所述电加热管与内胆通过绝缘件绝缘接触；减法器，所述减法器的输入端连接数字电流表A1与数字电流表A2；第一数字比较器，所述第一数字比较器的输入端连接所述减法器的输出端；计时器，所述计时器的控制端连接第一比较器的输出端；第二比较器，所述第二比较器的输入端连接计时器的输出端；所述第二数字比较器连接所述报警提示电路。
还包括温度探头与数据选择器，所述温度探头安装在所述内胆内部，所述温度探头连接数据选择器，所述数据选择器分别连接所述控制主板与第三数字比较器，所述第三数字比较器控制转换开关，所述转换开关为数字开关或者继电器开关。
所述阳极棒通过焊接在内胆上的螺纹基座直接螺纹连接并可靠导通，温度传感器安装在电加热管内。
所述阳极棒安装在电加热管上并通过绝缘垫片与电加热管绝缘安装，同时通过导线与内胆紧固连接。
所述报警提示电路包括声光报警器，所述声光报警器的正极连接电压源VDD，所述声光报警器的负极连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接第二数字比较器的输出端，所述三极管Q2的发射极接地。
所述报警提示电路包括声光报警器，所述声光报警器的正极连接电压源VDD，所述声光报警器的负极连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接第二数字比较器的输出端，所述三极管Q2的发射极接地。
一种带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器的控制方法，其特征是，包括步骤：
1S，开启热水器的控制主板，对热水器通水通电，启动热水器加热电路；
2S，检测阳极棒的损耗情况：
21S，对电流检测电路进行通电，电流处理电路中预设标准保护 电流IN；
22S，测量电路电测电路主干路上电流I1，测量平衡电阻R上的电流I2；
23S，计算阳极棒与电加热管之间的保护电流I，I＝I1-I2；
24S，比较保护电流I与标准保护电流IN，当I≤IN时，利用计时器计时并记录保存时间；当计时器累计计时超过72小时时，启动报警提示电路，提示更换阳极棒；
3S，热水器达到预设温度时，热水器加热电路与电流检测电路均自动断电。
所述步骤1S包括步骤：
211S，通过电加热管将内胆中的水加热至18℃-22℃；
212S，闭合电流检测电路开关导通电流检测电路。
所述步骤24S中的标准保护电流IN是按照标准QB/T2590—2003(贮水式热水器搪瓷制件)附录B标准保护电流试验，测试标准保护电流值的理论值。
本发明的有益效果为：省去了阳极棒与内胆之间的绝缘安装设置，方便安装；而且通过转换开关在平衡电阻与保护电流检测电路之间切换，既减缓阳极棒的损耗，保护电热管，又能实时检测阳极棒的损耗情况，提示用户及早更换镁棒，延长热水器的使用寿命；现有的电流检测电路取样不准确，本发明加上直流电源，间接的放大了电流值，这样取样比较准确，误差小，同时采用数字电流表进行实时测量数据进一步的减小了测量误差。
附图说明
图1本发明结构示意图；
图2处理电路结构图；
图3报警提示电路结构图；
图4本发明具体实施例1；
图5本发明具体实施例2；
图6本发明所述方法的流程图。
其中，1、阳极棒；2、内胆；3、电加热管；4、绝缘体；5、平衡电阻；6、转换开关；7、直流电源；9、电流处理电路；10、报警提示电路；11、螺纹基座；12、温度探头。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器，包括置于外壳内部的内胆2，安装于内胆内部的阳极棒与电加热管，负责控制热水器的控制主板，电流检测电路，电流处理电路9与报警提示电路10，所述电流检测电路安装于内胆外部，所述电流检测电路包括依次串联连接的直流电源7，数字电流表A1，转换开关6，数字电流表A2，平衡电阻R5；所述平衡电阻R5与直流电源7之间的节点连接电加热管3，所述转换开关6与数字电流表A2之间的节点连接阳极棒1，所述阳极棒1与内胆2非绝缘直接接触，所述电加热管3与内胆2通过绝缘件4绝缘接触。数字电流表A1与A2能够将的测量 的电流数值通过接口传输给下一个连接部件。阳极棒、电加热管与市电构成热水器的加热电路，控制主板控制整个加热电路，用于实现热水器的预约、定时、加热模式等功能。平衡电阻R5限制了电加热管3与阳极棒1之间的保护电流，有效防止阳极棒1消耗的大部分优先保护电热管3，而对内胆2壁保护削弱的的现象。
如图2所示，所述电路处理单元包括：
减法器，所述减法器的输入端连接数字电流表A1与数字电流表A2；
第一数字比较器，所述第一数字比较器的输入端连接所述减法器的输出端；
计时器，所述计时器的控制端连接第一比较器的输出端；计时器为高电平脉冲计时机制，即当控制端输入高电平时开始计时，当控制端输入低电平是不计时。
第二比较器，所述第二比较器的输入端连接计时器的输出端；
所述第二数字比较器连接所述报警提示电路。
如图2所示，一种带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器，还包括温度探头与数据选择器，所述温度探头安装在所述内胆内部，所述温度探头连接数据选择器，所述数据选择器分别连接所述控制主板与第三数字比较器，所述第三数字比较器控制转换开关6，所述转换开关6为数字开关或者继电器开关。在热水器开始加热后，判断热水器的加热模式，当加热模式为半胆模式时，将上探头温度T上作为所述内胆水温；当加热模式为整胆模式时，将上探头温度T下 作为所述内胆水温。通过数据选择器选择上探头温度T上还是下探头温度T下作为内胆水温。
如图3所示，所述报警提示电路包括声光报警器，所述声光报警器的正极连接电压源VDD，所述声光报警器的负极连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接第二数字比较器的输出端，所述三极管Q2的发射极接地。
如图4所示，所述阳极棒1通过焊接在内胆2上的螺纹基座11直接螺纹连接并可靠导通，通过螺纹连接紧固的同时也可靠的密封；温度传感器12安装在电加热管3内。
如图5所示，所述阳极棒1安装在电加热管3上并通过绝缘垫片与电加热管3绝缘安装，同时通过导线与内胆2紧固连接，该安装结构使得阳极棒1与内胆3非绝缘连接组装更加方便，省时省力，便于阳极棒的更换。
如图6所示，一种带有阳极棒损耗检测提示功能的热水器的控制方法，包括步骤：
1S，开启热水器的控制主板，对热水器通水通电，启动热水器加热电路；
2S，检测阳极棒的损耗情况：
21S，对电流检测电路进行通电，电流处理电路中预设标准保护电流IN；
22S，测量电路电测电路主干路上电流I1，测量平衡电阻R上的电流I2；
23S，计算阳极棒与电加热管之间的保护电流I，I＝I1-I2；
24S，比较保护电流I与标准保护电流IN，当I≤IN时，利用计时器计时并记录保存时间；当计时器累计计时超过72小时时，启动报警提示电路，提示更换阳极棒；
3S，热水器达到预设温度时，热水器加热电路与电流检测电路均自动断电。
所述步骤1S包括步骤：
211S，通过电加热管将内胆中的水加热至18℃-22℃；
212S，闭合电流检测电路开关导通电流检测电路。
所述步骤24S中的标准保护电流IN是按照标准QB/T2590—2003(贮水式热水器搪瓷制件)附录B标准保护电流试验，测试标准保护电流值的理论值。
所述步骤24S中的标准保护电流IN的确定还可以采用如下方式：
1、热水器安装完初次通水通电，并使水温达到20℃，电流检测电路测量N(N≥1)次测得的保护电流值，并取平均值，反推计算出安装环境的电导率；
2、热水器通电后，电流检测电路每隔一小时检测一次，处理电路记录，连续记录N天，N≥1,并计算检测电流的平均值作为标准电流值IN；
3、根据热水器的使用频率、使用水质、使用方式等使用情况，自动跟踪一段时间后重新计算取值得出标准保护电流值IN。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非 对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。