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論文摘要：詳細(xì)分析了魯斌牌QZD-1型儲水式電熱水器的電路原理，介紹了該熱水器的電源電路，水位顯示電路，防止干燒電路和防止漏電電路。重點(diǎn)介紹了水位顯示電路和防止干燒電路，水位顯示電路主要以IC1(MC4069)反相器為核心，可以檢測注水到某一位置；防止干燒電路主要以IC2(LM339)比較器為核心，實(shí)現(xiàn)當(dāng)水箱水位低于2/6位置時斷電。最后，就該電熱水器可能出現(xiàn)的故障，給出了針對故障進(jìn)行檢修的方法，為初學(xué)電熱水器設(shè)計(jì)與檢修者提供參考。
論文關(guān)鍵詞：儲水式電熱水器,反相器,比較器,原理,檢修
　　引言
　　隨著生活水平的日益提高，人們對家庭生活中的舒適要求也越來越高，各種各樣的家電產(chǎn)品方便了人類生活。熱水器作為現(xiàn)代家庭生活中的一種清潔器具，是指通過各種物理原理，在一定時間內(nèi)使冷水溫度升高變成熱水的一種裝置，按照原理不同可分為，電熱水器、燃?xì)鉄崴�器和太陽能熱水器三種。以電作為能源進(jìn)行加熱的熱水器通常稱為電熱水器，可為家庭提供淋浴以及涮洗等日常用熱水。
　　1魯斌牌QZD-1型電熱水器特點(diǎn)
　　電熱水器按儲水方式可分為即熱式和容積式（又稱儲水式或儲熱式）、速熱式（又稱半儲水式）兩種，家庭用熱水器絕大部分是儲水式熱水器，這是相對于即熱式熱水器而言的。儲水式熱水器則通常有一個水箱盛水，通過膽體內(nèi)部的加熱管加熱，使水達(dá)到設(shè)定溫度。魯斌牌QZD-1型電熱水器屬于儲水式電熱水器。其主要特點(diǎn)有以下三點(diǎn)：（1）具有水位顯示功能；（2）具有防止干燒的功能；（3）采用雙路開關(guān)同步控制電熱管，以確保淋浴過程中不漏電。
　　2魯斌牌QZD-1型電熱水器的工作原理
　　電熱水器是作為一種可供洗浴、廚房等使用的家用電器，具有無污染、安全、保溫時間長、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，魯斌牌QZD-1型電熱水器還具有防止干燒和防止漏電等功能，其電路結(jié)構(gòu)主要由電源電路，水位顯示電路，防止干燒電路和防止漏電電路等四部分電路組成。
　　2.1電源電路
　　由圖1可知，通電后，220V市電經(jīng)14V電源變壓器T的變壓，變成14V低壓交流電，再經(jīng)VD-VD（1N4001）四個整流二極管的整流和C（470μF/16V電解電容）的濾波，輸出12V直流向IC1(MC4069)供電；同時，12V的直流經(jīng)過電阻R2(220Ω)、穩(wěn)壓二極管（9V6）的穩(wěn)壓輸出9.6V的直流向IC2（LM339）供電，使IC2的14引腳輸出高電平，給電源指示燈供電，即綠色發(fā)光二極管發(fā)光。
　　
　　圖1魯斌牌QZD-1型電熱水器電源電路圖
　　2.2水位顯示控制電路
　　通電以后，先設(shè)定欲加熱溫度，然后轉(zhuǎn)動三通閥門至冷水位置，如圖2所示，注入冷水。
　　
　　圖2三通閥結(jié)構(gòu)圖
　　2.2.1水位顯示核心元件介紹
　　隨著注入水量的增加，水位開始顯示。該電路用到的核心元件是IC1（MC4069）反相器，其引腳功能如圖3所示，MC4069由六個COS/MOS反相器電路組成，此元件主要用作通用反相器，即用于不需要中功率TTL驅(qū)動和邏輯電平轉(zhuǎn)換的電路中。魯斌牌QZD-1型電熱水器水位開關(guān)是在內(nèi)膽壁設(shè)置了7個電極，其中有6個水位顯示段，分別是1/6、2/6、3/6、4/6、5/6和6/6，另外一個在內(nèi)膽壁底部接地，如下圖4所示。
　　
　　圖3MC4069反相器引腳功能
　　2.2.2水位顯示工作原理分析
　　結(jié)合圖3的MC4069引腳功能和圖4的水位顯示原理圖，可以分析得出以下表1的反相器與水位顯示對照表，即，當(dāng)無水時，水位輸入引腳均為高電平，當(dāng)注入水達(dá)到水箱的1/6位置時，由于與1/6位置相連接的是IC1的5腳，則5腳變?yōu)榈碗娖剑�那么�?jīng)過反向后，由6腳輸出高電平，經(jīng)過電阻R24推動1/6顯示發(fā)光二極管發(fā)光。同理，繼續(xù)注水達(dá)2/6、3/6、4/6、5/6和6/6位置時，如表1所示，IC1的3、1、13、11和9引腳相繼變?yōu)榈碗娖�，而對�?yīng)的顯示輸出引腳4、2、12、10和8引腳分別輸出高電平，與輸出引腳相對應(yīng)的二極管依次發(fā)光，達(dá)到水位顯示的目的。
　　
　　圖4魯斌牌QZD-1型電熱水器水位顯示電路圖
　　表1IC1與水位顯示對照表
　　

水位顯示 IC1反相器	1/6	2/6	3/6	4/6	5/6	6/6
水位輸入引腳	5	3	1	13	11	9
顯示輸出引腳	6	4	2	12	10	8

　　2.3防止空燒電路
　　當(dāng)水箱內(nèi)膽里的水太少時，如果一直加熱，可能會導(dǎo)致危險，為了防止空燒，魯斌牌QZD-1型電熱水器則設(shè)計(jì)了如下圖5防止空燒電路，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)水位低于2/6時斷電，使電熱管不加熱。
　　2.3.1防止空燒原理分析
　　如上圖4所示，當(dāng)水位低于2/6水位顯示時，結(jié)合表1可知IC1的4腳輸出低電平，由于IC1的4腳與IC2（LM339比較器）的5腳相連，即，IC2的5腳也為低電平。
　　防止空燒電路的核心元件是IC2(LM339)反相器，其引腳功能如圖5所示�？梢�，在IC2比較器的內(nèi)部，IC2的4腳和5腳進(jìn)行比較，因?yàn)?腳反相端的電壓高于5腳同相端的電壓，使得IC2的2腳輸出低電平。從而使VT（9013）三極管不工作，繼電器K1的線圈無電壓，其常開觸點(diǎn)K1.1和K1.2沒有得電處于斷開狀態(tài)，EH電熱管不加熱。反之，只有當(dāng)水位高于2/6的位置時，IC1的4腳才會變?yōu)楦唠娖�，從而使IC2的2腳輸出高電平，由圖6可以分析出，只有當(dāng)IC2的1腳和2腳同時為高電平時，VT(9013)才會工作。
　　
　　圖5LM339反相器引腳功能圖
　　
　　圖6魯斌牌QZD-1型電熱水器防止空燒電路圖
　　2.3.2加熱原理分析
　　通電后，先要調(diào)節(jié)IC2的6腳接的電位器RP設(shè)定溫度，開始加熱。若要VT(9013)工作，除了以上分析的水位達(dá)到2/6以上之外，另外的一個必要條件就是，設(shè)定溫度大于實(shí)際溫度，只有這兩個條件同時滿足，才能夠使熱水器正常加熱。
　　由圖6可知，當(dāng)設(shè)定溫度高于實(shí)際水溫時，IC2的7腳的電壓高于6腳時，使IC2的1腳輸出高電平。又因?yàn)镮C2的1腳和2腳是與邏輯關(guān)系，所以要求IC2的2腳同時為高電平（即水位位于2/6位置以上）時，才會使VT(9013)導(dǎo)通，從而使繼電器K1的線圈得電，其常開觸點(diǎn)動作，加熱管開始加熱。
　　2.4防止漏電原理分析
　　在淋浴過程，如果加熱管繼續(xù)加熱工作，將會很不安全。為了確保魯斌牌電熱水器在淋浴過程中的使用安全，將溫度控制旋鈕旋至最低檔位置，此時IC2的7腳電壓最低，而由于先前的加熱，通過熱敏電阻RT的檢測送到IC2的6腳，使IC2的6腳電壓一直超過7腳，輸出端1腳輸出低電平，三極管VT(9013)截止，與空燒類似，加熱管不工作，確保淋浴過程的安全性。
　　通過對電源電路、水位顯示電路、防止空燒電路以及防止漏電等部分電路圖的分析，可以繪出如下總電路圖，如圖7所示。
　　圖7魯斌牌QZD-1型電熱水器的工作原理總電路圖
　　3故障與檢修
　　熱水器是我國近年來產(chǎn)量增長最快的家電產(chǎn)品之一，其質(zhì)量好壞關(guān)系到廣大用戶的切身利益，所以對熱水器的檢修就顯得尤為重要。
　　對于電熱水器的常規(guī)檢修，首先要檢查電源的好壞，方法為，用萬用表分別測量零線、火線和地線均不導(dǎo)通為正常，否則應(yīng)修復(fù)電源部分；其次，如果電源正常，出現(xiàn)漏水問題，一般是管道連接或者三通閥出現(xiàn)故障，應(yīng)重新擰緊或更換；最后，通電后，如果出水不熱，在冷熱水調(diào)節(jié)無誤以及溫控器完好的情況下，一般是電熱管損壞，應(yīng)更換電熱元件。
　　4小結(jié)
　　隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展和人們環(huán)保安全意識的增強(qiáng)，家用電熱水器的應(yīng)用越來越普遍，目前國內(nèi)熱水器市場潛力巨大、需求旺盛、競爭激烈。本論文通過以魯斌牌QZD-1型電熱水器為例，詳細(xì)分析了儲水式電熱水器的工作原理以及常見故障的檢修，簡潔易懂，有利于提升初學(xué)電熱水器者的學(xué)習(xí)興趣，并為其它電熱水器的原理設(shè)計(jì)與排故具有一定的借鑒意義。
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