电热水壶防干烧控制器

淡洲阳

一次，我看到一则有关家用电热水壶发生爆炸的新闻。原因有二：一是操作不当，如电热水壶底盘有水，插上插座后造成电路短路；二是长时间使用导致线路老化等。

基于此，我研究了以单片机AT89C51为核心芯片的防干烧装置，并验证了该思路的正确性。

一、电热水壶基本原理

利用水沸腾时产生的水蒸汽使蒸汽感温元件双金属片变形，并通过杠杆原理推动电源开关，使电热水壶在水烧开后自动断电。

电热水壶重要的元件为PTC，干烧温度可以设定在150℃至250℃之间的任何温度。当温度到达设定值后，PTC元件的电阻迅速增加，加热功率急剧下降，使其温度保持在设定值而不会继续上升。

我采用电子设计中常见的DS18B20元件，能及时检测壶内温度，防止干烧情况出现。

二、防干烧控制设计

防干烧控制器的部分框图如图1所示。主要有温度检测部分、继电器控制加热模块以及报警模块。

P3.7完成温度的检测并传送给单片机控制模块；P2.1引脚负责继电器控制加热模块，以防干烧；P2.2和P2.3用来报警，提示操作人员及时切断电源。

图2是软件设计流程图。系统首先进入初始化，采集控制引脚得到的值为Data，然后根据设计的两个阈值Dref1和Dref2，进而选择是断开加热装置还是系统报警。

比如Dref1选择的值是100℃，Dref2选择值是110℃，这种情况下系统将关闭加热装置，当超过110℃时，系统不仅会断开加热装置而且会及时报警并延时2s，从而避免电热水壶干烧。

三、实验验证

为验证本文思路的正确性，我选择一个防干烧装置已坏的电热水壶进行实验。

考虑电热水壶用指示灯显示，所以以此来观察防干烧情况。加热时指示灯显示为黄色，当温度达100℃左右时，指示灯已灭，由此判断，采用一个未安装防干烧装置的电热水壶在本设计的方法上可以正常使用。

在今后的研究中，我将考虑电热水壶用久后如何检测水质安全。大致思路是设计一个检测水质装置，当检测出有问题时提示用户清洗水壶。endprint