無線式電熱水器防觸電裝置設(shè)計

黃杰+聶蓉+曹衛(wèi)權(quán)

摘 要：電熱水器作為一種十分便利的家用電器，使用非常廣泛，但是由于電熱水器觸電引發(fā)的事故也時有發(fā)生，文章設(shè)計了一種新型的無線式電熱水器防觸電裝置，該裝置具有斷電保護(hù)，漏電報警等功能，可以安裝到現(xiàn)有的老舊熱水器上使用，防止漏電事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：電熱水器；漏電保護(hù)；無線

目前，電熱水器作為一種十分便利的家用電器，使用特別廣泛，但是由于電熱水器引發(fā)的觸電事故也常有發(fā)生[1-3]。發(fā)生觸電事故的熱水器一般都是使用年限已久，熱水器狀態(tài)不良，造成漏電，還有的是由于安裝環(huán)境很差，安裝不符合標(biāo)準(zhǔn)，沒有安裝地線等原因造成漏電。

1 電熱水器漏電保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀

目前市面上的電熱水器防觸電裝置主要有漏電保護(hù)器和斷電用水兩種主要的方式，其中利用漏電保護(hù)器來進(jìn)行保護(hù)的占大多數(shù)，其工作原理如下：

這里熱水器的“漏電”是指熱水器由于絕緣破損，使得熱水器部分電流通過接地線或者通過其他導(dǎo)體和地面回到電源，而未通過電源的零線回流到電源，使得電源經(jīng)過漏電保護(hù)器流向電熱水器的電流與電熱水器經(jīng)過漏電保護(hù)器流回電源的電流值不一致，這個電流的差值就是泄漏電流，當(dāng)泄漏電流達(dá)到漏電保護(hù)器的動作電流值時，漏電保護(hù)器就跳閘，把電源切斷，從而達(dá)到保護(hù)的目的。這種保護(hù)裝置如果正確安裝的話，保護(hù)效果較好，但是現(xiàn)在很多家庭的接地線都沒有規(guī)范安裝，造成漏電保護(hù)器不能夠正常的工作，熱水器和漏電保護(hù)器年久失修以后，也會造成部分器件保護(hù)功能的喪失，從而造成悲劇[4-5]。

斷電用水的保護(hù)方式相對安全性較高，其主要是在出水閥處安裝感應(yīng)器，當(dāng)有水流流出時，將電源斷開，從而對熱水器的使用者進(jìn)行保護(hù)，但是感應(yīng)器與電源之間的連線本身就是一個危險源，當(dāng)熱水器使用年限很久以后，導(dǎo)線的絕緣性能下降，原來保護(hù)用的信號傳輸導(dǎo)線反而會成為漏電的安全隱患。

為解決上述問題，本文設(shè)計開發(fā)了一種新型的無線式電熱水器防觸電裝置，該裝置可以安裝到現(xiàn)有的老舊熱水器上使用，防止漏電事故的發(fā)生。

2 無線式電熱水器防觸電裝置結(jié)構(gòu)組成

無線式電熱水器防觸電裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，整個防觸電裝置由帶斷電控制裝置的插頭，電纜延長防水接頭，防水插座，熱水器和水流信號檢測及報警裝置等幾個主要部件組成。

帶斷電控制裝置的插頭由普通插頭、繼電器觸頭、繼電器控制電路等組成，帶斷電控制裝置的插頭的各組成部分被封裝在一個整體插頭里面，其與防水插座之間用電纜連接，電纜中間設(shè)置了電纜延長防水接頭，當(dāng)浴室內(nèi)未設(shè)置插座時，可以利用延長線從浴室附件的插座上取電，使用時，帶斷電控制裝置的插頭插接于房間插座上，熱水器插頭插接到防水插座上。水流信號檢測及報警裝置安裝在熱水器的出水口，檢測是否有人使用熱水器，當(dāng)有人使用熱水器時，向繼電器控制電路發(fā)送信號，斷開熱水器電源，同時接受繼電器控制電路發(fā)送的漏電報警信號，當(dāng)有漏電發(fā)生時，在出水口的報警器報警，提醒使用者有漏電危險，不要使用熱水器。水流檢測與報警裝置采用電池供電，信號的接受和發(fā)射使用無線信號，使得該部分與熱水器電源沒有導(dǎo)線連接，避免導(dǎo)電造成觸電的危險。

繼電器控制電路的組成如圖2所示，其由電源電路、漏電檢測電路、繼電器驅(qū)動電路、水流信號接收電路、漏電報警信號發(fā)送電路組成。

電源電路從插座電路取電，經(jīng)整流調(diào)壓后給繼電器驅(qū)動電路供電，漏電檢測電路與防水插座的接地極相連，當(dāng)熱水器插頭插在防水插座上時，漏電檢測電路通過熱水器插座的接地極檢測熱水器外殼是否帶電，繼電器驅(qū)動電路根據(jù)需要驅(qū)動繼電器動作，水流信號接收器接收水流信號檢測及報警裝置發(fā)送的水流信號，再控制繼電器驅(qū)動電路斷開繼電器觸頭，漏電報警信號發(fā)送電路接收到漏電檢測電路的漏電信號后，控制繼電器驅(qū)動電路斷開繼電器觸頭，同時向水流信號檢測及報警裝置發(fā)送報警信號。

水流信號檢測及報警裝置由水流信號發(fā)射器、防水電池盒、水流檢測水輪、報警指示燈等組成，為方便對現(xiàn)有舊熱水器進(jìn)行改造，水流信號檢測及報警裝置兩端設(shè)置了萬能接頭。水流信號檢測及報警裝置安裝在熱水器的出水口，如果出水口是標(biāo)準(zhǔn)接口，則取下萬能接頭，用標(biāo)準(zhǔn)銅接頭13進(jìn)行連接，如果不是標(biāo)準(zhǔn)螺紋接口，則采用萬能接頭進(jìn)行連接。防水電池盒內(nèi)放置普通7號電池為水流信號檢測及報警裝置供電，使得與熱水器電源隔離，確保使用安全。同時也使得信號檢測與報警的工作不受熱水器是否通電的影響。

3 無線式電熱水器防觸電裝置的工作原理

當(dāng)有人使用熱水器時，水流帶動水輪轉(zhuǎn)動，從而檢測出水流信號，水流信號發(fā)射器將信號發(fā)送給帶斷電控制裝置的插頭中的水流信號接收電路，當(dāng)水流信號接收電路接收水流信號時，控制繼電器斷開電源，避免使用者觸點(diǎn)的危險。當(dāng)熱水器沒人使用，但電源通電時，漏電檢測電路時刻監(jiān)測熱水器是否有漏電現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)熱水器有漏電，則將漏電信號傳給漏電報警信號發(fā)送電路，漏電報警信號發(fā)送電路接收到漏電檢測電路的漏電信號后，通過無線信號發(fā)送的方式向水流信號檢測及報警裝置發(fā)送報警信號，點(diǎn)亮危險指示燈，提示使用者有漏電危險，同時，繼電器控制電路控制繼電器斷開熱水器電源。

4 結(jié)束語

本設(shè)計可以方便的在現(xiàn)有老舊熱水器上加裝使用，當(dāng)有人使用熱水器時，帶斷電控制裝置的插頭內(nèi)部繼電器將電路斷開，防止觸電；當(dāng)漏電檢測電路檢測到熱水器外殼帶電時，也會將電路斷開，并發(fā)送報警信號，避免發(fā)生觸電事故。采用無線信號傳輸?shù)姆绞剑行У谋苊饬嗽O(shè)備老舊以后控制器裝置電源與信號電纜故障造成觸電的安全隱患。

參考文獻(xiàn)

[1]廖婧璇，楊新華.一種智能電熱水器溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].甘肅科技縱橫，2010（6）：63-65.

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[3]劉璐，張業(yè)鵬.儲水式電熱水器緩沖包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].包裝工程，2013（3）：88-91.

[4]趙亮，朱桂芝.主動式電熱水器防觸電保護(hù)器的設(shè)計應(yīng)用[J].煤，2016（9）：13+44.

[5]黃杰，聶蓉，曹衛(wèi)權(quán).一種無電解電容照明LED驅(qū)動電源設(shè)計[J].電源技術(shù)，2017（1）：138-141.

作者簡介：黃杰（1985-），男，湖南邵陽人，碩士研究生，講師，湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院專任教師，主要研究方向為開關(guān)電源技術(shù)、自動控制技術(shù)。

聶蓉（1986-），女，湖南常德人，碩士研究生，講師，湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院專任教師，主要研究方向為自動檢測技術(shù)。