前言

　　采用AT89C205l單片計(jì)算機(jī)芯片設(shè)計(jì)制作了一個(gè)用于該開水器的“智能檢測控制電路”，可實(shí)時(shí)監(jiān)控水箱水位和各組電熱管的工作狀態(tài)，一旦水箱水位異常或電熱管發(fā)生故障，均可自動(dòng)完成保護(hù)動(dòng)作并給出相應(yīng)的聲、光報(bào)警信號，提示維修管理人員及時(shí)進(jìn)行檢修。該電路具有結(jié)構(gòu)簡單、制作容易、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　1、主要功能與特點(diǎn)

　　（1）電路簡單，全部電路使用一個(gè)“單片機(jī)”芯片和兩個(gè)輔助芯片，配合少量外圍分立元件，即可完成相關(guān)控制功能。

　　（2）初始加電時(shí)，系統(tǒng)將檢測水箱水位，只有水箱水位正常（水位開關(guān)SVV閉合）時(shí)，才會使三相固態(tài)繼電器SSR導(dǎo)通，電熱管加電工作。此后，系統(tǒng)將循環(huán)監(jiān)測水箱水位，一旦出現(xiàn)水箱水位低于預(yù)設(shè)最低水位{即自動(dòng)補(bǔ)水管道系統(tǒng)出現(xiàn)故障），導(dǎo)致SVV開關(guān)斷開時(shí)，系統(tǒng)將立即切斷電熱管電源，同時(shí)給出“缺水”的聲、光報(bào)警信號。

　　（3）當(dāng)電熱管加電工作時(shí)，系統(tǒng)將對連接三相電的三組電熱管實(shí)施工作狀態(tài)監(jiān)控并在控制面板上給出相應(yīng)的發(fā)光管指示。當(dāng)各組電熱管均工作正常時(shí)，面板上的三組電熱管工作狀態(tài)指示燈將同時(shí)點(diǎn)亮。如果某一組電熱管損壞，則面板上對應(yīng)一組的電熱管指示燈將開始“閃爍”，表示該組電熱管故障，提示需要檢修更換，但此時(shí)開水器仍可勉強(qiáng)工作，只是水被燒開的時(shí)間要相應(yīng)延長。如果是某兩組或三組電熱管同時(shí)損壞，則面板上三組電熱管指示燈將同時(shí)“閃爍”，蜂鳴器也同時(shí)發(fā)出嘀、咯、嘀的報(bào)警聲響，表明此時(shí)開水器的電熱管已無法正常工作，必須立即進(jìn)行檢修更換。

　　（4）當(dāng)溫度開關(guān)WK處于接通狀態(tài)時(shí)，表示水箱的水尚未燒開，如此時(shí)水箱水位正常，系統(tǒng)將控制三相固態(tài)繼電器SSR導(dǎo)通，使各組電熱管加電工作。

　　同時(shí)，面板上的“加熱”指示燈將被點(diǎn)亮。當(dāng)WK斷開時(shí)，表示水箱的水已被燒開，此時(shí)，面板上的“加熱”指示燈白動(dòng)熄滅，“保溫”指示燈將被點(diǎn)亮，各組電熱管停止加電工作。

　　（5）本電路的輸入輸出均采用了光電隔離的工作方式，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠。

　　2、電路原理

　　電路見下圖。

　　AT89C2O5l“單片機(jī)”芯片IC1做為本電路的核心，C3和R3構(gòu)成了簡易的上電自動(dòng)復(fù)位電路。JT、C1、C2與IC1的相關(guān)引腳構(gòu)成了“單片機(jī)”的時(shí)鐘電路。IC1的15個(gè)I/0口中僅使用了13個(gè)，其中，P1.1一P1.6作為控制面板各指示燈的輸出控制口，分別通過一只限流電阻，接至一只LED發(fā)光二極管的負(fù)極上，低電平有效，直接驅(qū)動(dòng)LED顯示。P1.7為負(fù)載（電熱管）控制口，通過一只限流電阻接至光電耦合器GO1的2腳，其1腳接至+5V，當(dāng)P1.7為高電位時(shí)，GO1和三相固態(tài)繼電器均截止，各電熱管不加電工作。當(dāng)P1.7為低電位時(shí)，GO1和三相固態(tài)繼電器導(dǎo)通，各電熱管均加電工作。P1.0為報(bào)警信號控制輸出口，接至IC2的15腳。IC2的10-14腳與外圈元件接成了一個(gè)可控式音頻振蕩器，其15腳為控制端（高電平有效1，9腳為輸出端，輸出信號經(jīng)IC3組成的音頻小功率放大器放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)音。平時(shí)單片機(jī)的P1，0在軟件控制下輸出為低電平，則可控式音頻振蕩器處于停振狀態(tài)，故揚(yáng)聲器中無聲。當(dāng)電路需要發(fā)出音頻報(bào)警信號時(shí)，通過軟件控制，使單片機(jī)的P1.0斷續(xù)輸出高電平信號，則可控式音頻振蕩器就會斷續(xù)工作，使揚(yáng)聲器發(fā)出嘀、嘀、喃的報(bào)警聲響。IC2的1-7腳組成了電熱管工作狀態(tài)監(jiān)控信號電平轉(zhuǎn)換電路。

　　電熱管工作狀態(tài)傳感器采用TAl420型，這是一種立式、穿芯（5）、并可在印刷線路板上直接焊接安裝的小型精密交流電流互感器（HGQ1~HGQ3），具有全封閉，機(jī)械和耐環(huán)境性能好，電壓隔離能力強(qiáng)，外形美觀，精度高，采樣范圍寬，應(yīng)用靈活等特點(diǎn)。在使用時(shí)，要將各組電熱管中的一根電源引線從該組對應(yīng)的電流互感器的穿芯孔中穿過，這樣，當(dāng)各電熱管工作正常時(shí)，穿過各電流互感器的電熱管電源連線中就會有交流電流通過，由于互感作用，在各電流互感器的線圈端就會產(chǎn)生出互感的交流信號，該信號分別經(jīng)Q1-Q3三組整流橋變換為高電平的直流信號電壓，分別接至IC2的2、4、6（7）腳，經(jīng)IC2將高電平變換為低電平后分別從1、3、5腳輸出，接至單片機(jī)的P3.4、P3.5、P3.70顯然，如果某組電熱管不工作，其對應(yīng)的電流互感器就不會有感應(yīng)信號輸出，而IC2與其對應(yīng)的輸出端也不會有低電平信號輸出，這樣，通過與軟件配合，即可對各電熱管的工作狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識別并通過各對應(yīng)的發(fā)光二極管給出相應(yīng)的指示。

　　DWI~DW3穩(wěn)壓二極管主要起保護(hù)作用，用于防止電流互感器的輸出信號超過IC2的VCC工作電壓（+5V）而使IC2相關(guān)輸入端損壞。水位信號傳感器采用一只常通（水位正常時(shí)接通）型浮子式液位開關(guān)，由其串接在GO2的輸入控制回路中，GO2的輸出端接成“反相器”電路，從5腳輸出并被接至單片機(jī)的P3。通過與軟件配合，即可對水位狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識別并通過對應(yīng)的LED給出“缺水”報(bào)警的發(fā)光信號。如前所述，缺水報(bào)警的聲音信號是由軟件控制P1.0輸出間斷的高電平信號，控制音頻振蕩器斷續(xù)工作，使揚(yáng)聲器發(fā)出嘀、喃、嘀的報(bào)警聲響。溫度信號傳感器采用一只溫度值為980C的常通{溫度未到時(shí)接通）型溫控開關(guān)WK，由其串接在GO3的輸入控制回路中，GO3的輸出端也接成了“反相器”電路，從5腳輸出并被接至單片機(jī)的P3.2，通過與軟件配合，即可對水溫狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識別并通過輸出控制端控制對電熱管加電與否，同時(shí)通過相應(yīng)的LED給出“加熱”或“保溫”的狀態(tài)指示。電源變壓器T1、橋式整流器QZ、7805三端穩(wěn)壓器WY及C1、C2組成了電源電路，可為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的+5V直流工作電源。