即热式电热水器特征电路简介
图1-105 即热式热水器电路组成框图
图1-106 电源电路
即热式电热水器控制系统主要由单片机及外围电路、电源电路、液晶显示电路、加热输出控制电路、过零检测电路、水流检测电路、温度检测电路和报警电路等组成，如图1-105所示。
1.电源电路
电源电路一般采用普通的市电降压整流，然后经集成稳压器稳压输出+5V电压，其工作原理如图1-106所示，220V交流电压经变压器变成低压交流电压，再经整流桥D2～D5的整流作用转变为直流电压，再经过三端稳压块U1（7805）稳压后，由C9和C6进行二次滤波，输出稳定的+5V电压，满足电路的需求。
2.键盘输入电路与显示电路
键盘输入电路由按钮S1～S3组成（见图1-107，以采用89C51单片机为例），三个按钮分别接到单片机的P1.0、P1.1和P1.2三个引脚，按钮的另一端均接地。按钮S1作为整个控制系统的启/停键，按下该键时，对水箱进行加热；按钮S2、S3作为设定键，分别为电热水器的加热挡和降温挡，按一次加热挡或降温挡，温度将会相应的上升或下降。
显示电路由数码管、发光二极管（LED）、晶体管等组成，数码管用来显示当前加热挡的挡位，LED用来指示加热功率的大小，两者有效配合，从而方便用户使用。如图1-108所示，单片机的输出引脚P20和P21分别通过限流电阻和晶体管与数码管的阳极相连向它们提供选通信号。当端口输出低电平时，相应的晶体管导通，从而使相应的数码管选通。
图1-107 键盘输入电路
图1-108 显示电路
一般热水器为达到温度可调的要求，设定了多个加热挡（如0～9个），当单片机工作在第0挡时，数码管显示00，LED不亮，模拟加热丝的灯泡不工作；当单片机工作在第1～4挡时，有一个LED亮，灯泡亮度较弱，此时数码管显示相应挡位所对应的目标温度；当单片机工作在第5～8挡时，有两个LED亮，灯泡亮度较强，与此同时数码管显示相应挡位所对应的目标温度；当单片机工作在第9挡时，三个LED全部亮，灯泡的亮度达到最大，此时加热功率达到最大，数码管上显示加热目标温度为90℃。
3.加热输出控制电路工作原理
加热输出控制电路主要由光耦合器、双向晶闸管、继电器和加热管等组成。加热控制程序通过控制继电器的通断来决定是否给电热丝通电加热，而加热的功率大小由双向晶闸管的导通角决定。加热输出控制电路如图1-109所示。当单片机P1.4脚为低电平时，继电器RL1导通，再通过接触器RL2接通加热输出控制电路，同时单片机P1.3脚输出移相控制信号，通过光耦合器U4（MOC3023）控制双向晶闸管U5（BTA41）的导通时间，以便调节输出功率大小。其中串联在继电器线圈回路的熔丝为105℃的热熔丝，当温度超过105℃时，热熔丝会熔断，防止加热管干烧。与电热丝BS并联的LED用来指示电热丝的工作状态。
图1-109 加热输出控制电路(https://www.daowen.com)
电路控制系统分为挡位控制系统和恒温控制系统两种。在挡位控制系统中，主要由继电器闭合控制加热功率（一般即热式电热水器均有7个左右挡位）；在恒温控制系统中，主要由晶闸管来调节输入加热系统的电压，从而来改变功率大小。
4.过零检测电路
过零检测指的是当交流系统中，波形从正半周向负半周转换，经过零位时，系统做出的检测，它可用作开关电路或者频率检测。过零检测电路如图1-110所示，220V交流电源电压经变为器T1变为低压交流电压（9V），经D1、D2整流后形成脉动直流波形，电阻分压后，再经过电容滤波，滤去高频成分，形成C点电压波形，当C点电压低于0.7V时，晶体管截止，D点为高电平；当C点电压大于0.7V时，晶体管导通，D点为低电平；这样反复导通、截止，形成了D点电压100Hz脉冲波形，通过中断检测电压零点。
图1-110 过零检测电路
5.水流检测电路
水流检测电路如图1-111所示，主要由开关型霍尔器件、放大电路和光耦合器组成，当未接通水时，霍尔器件输出高电平（因磁钢离霍尔器件有一定的距离，无法在霍尔器件上形成足够的磁场强度），晶体管Q5截止，输出控制信号为高电平，该控制信号经或非门输出低电平，切断了加热输出控制电路；当接通水时，霍尔器件输出低电平（磁钢随水流上升至霍尔器件位置，并在霍尔器件上形成足够的磁场强度），晶体管Q5导通，使光耦合器输出低电平控制信号，该信号和单片机发出的低电平控制信号或非门后，接通加热输出控制电路。
图1-111 水流检测电路
1）即热式电热水器贮水箱容积非常小，就必须做到通水通电、断水断电，因此必须对水流进行检测，防止发生干烧故障。
2）当水流开关内有水流动（只有按下电源开关时，电磁阀导通，才有水流动），水流量≥1.2L/min时，水流开关内的磁心受水流推动产生位移，磁心位移带动磁源产生磁控作用使水流开关输出“通”信号，该信号输入设备控制系统，经控制系统实现控制作用；当水流小于启动流量时，水流开关输出“断”信号，控制系统产生与上述相反的控制作用。
6.温度检测电路
温度检测电路的作用是：先对经过加热器加热后的机体水流温度进行检测，同时将温度的变化信号转换为电脉冲的脉宽信号，继而反馈给单片机。温度检测电路如图1-112所示，温度/频率变换电路是利用反相器组成的RC多谐振荡器，其中RT是一个热敏电阻，当温度变化时引起热敏电阻的阻值变化，从而改变了振荡器输出的方波频率。
图1-112 温度检测电路
7.报警电路
报警电路如图1-113所示，当电热水器温度超过设定温度值时，单片机（89C51）控制P1.5引脚，使其输出低电平，晶体管Q2导通，5V的电源直接加到蜂鸣器两端，蜂鸣器发出报警声音；相反，当电热水器温度在设定值时，单片机（89C51）控制P1.5引脚，使其输出高电平，晶体管Q2截止，蜂鸣器不报警。