電熱水壺防干燒控制器

淡洲陽

一次，我看到一則有關家用電熱水壺發生爆炸的新聞。原因有二：一是操作不當，如電熱水壺底盤有水，插上插座后造成電路短路；二是長時間使用導致線路老化等。

基于此，我研究了以單片機AT89C51為核心芯片的防干燒裝置，并驗證了該思路的正確性。

一、電熱水壺基本原理

利用水沸騰時產生的水蒸汽使蒸汽感溫元件雙金屬片變形，并通過杠桿原理推動電源開關，使電熱水壺在水燒開后自動斷電。

電熱水壺重要的元件為PTC，干燒溫度可以設定在150℃至250℃之間的任何溫度。當溫度到達設定值后，PTC元件的電阻迅速增加，加熱功率急劇下降，使其溫度保持在設定值而不會繼續上升。

我采用電子設計中常見的DS18B20元件，能及時檢測壺內溫度，防止干燒情況出現。

二、防干燒控制設計

防干燒控制器的部分框圖如圖1所示。主要有溫度檢測部分、繼電器控制加熱模塊以及報警模塊。

P3.7完成溫度的檢測并傳送給單片機控制模塊；P2.1引腳負責繼電器控制加熱模塊，以防干燒；P2.2和P2.3用來報警，提示操作人員及時切斷電源。

圖2是軟件設計流程圖。系統首先進入初始化，采集控制引腳得到的值為Data，然后根據設計的兩個閾值Dref1和Dref2，進而選擇是斷開加熱裝置還是系統報警。

比如Dref1選擇的值是100℃，Dref2選擇值是110℃，這種情況下系統將關閉加熱裝置，當超過110℃時，系統不僅會斷開加熱裝置而且會及時報警并延時2s，從而避免電熱水壺干燒。

三、實驗驗證

為驗證本文思路的正確性，我選擇一個防干燒裝置已壞的電熱水壺進行實驗。

考慮電熱水壺用指示燈顯示，所以以此來觀察防干燒情況。加熱時指示燈顯示為黃色，當溫度達100℃左右時，指示燈已滅，由此判斷，采用一個未安裝防干燒裝置的電熱水壺在本設計的方法上可以正常使用。

在今后的研究中，我將考慮電熱水壺用久后如何檢測水質安全。大致思路是設計一個檢測水質裝置，當檢測出有問題時提示用戶清洗水壺。endprint