電水壺自動斷電控制器的研究與設計

1)單穩(wěn)態(tài)電路的作用是對前級輸入信號進行脈沖寬度整形，保證每次觸摸動作都可靠。
2)雙穩(wěn)態(tài)電路用來驅(qū)動晶體管Q1的開通或關(guān)閉，進而控制繼電器的通斷。
3)將CD4013的輸入信號從濕度傳感器器探頭感測到的信號相隔離，主要是通過控制繼電器K1的通斷來實現(xiàn)。在繼電器K1得到高電平信號后，常閉觸點斷開、常開觸點閉合，就可將CD4013雙穩(wěn)態(tài)電路輸出的高電平信號從放大電路后斷開，即使放大電路輸出的信號發(fā)生變化，也不會影響到雙穩(wěn)態(tài)電路的輸出，這樣就可使CD4013雙穩(wěn)態(tài)電路輸出的高電平信號保持不變。
2．5 光電隔離電路及輸出控制電路
1)光電隔離電路
光電隔離電路包括光耦、電阻R11、整流二極管D8、繼電器和晶體管Q2，如圖5所示。

利用光耦的特性，信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號對輸入端無影響。可將自動斷電控制器中的直流供電電源與后面的200 V市電上分開，這樣可以起到保護電水壺自動斷電控制器的作用。
2)輸出控制電路
輸出控制電路包括輸出控制繼電器K2、電水壺的電熱管RL和電源線。開始燒水時，輸出控制繼電器K2失電觸點處于閉合，電水壺的電熱管RL得電，電水壺開始加熱；當水燒沸時，輸出控制繼電器K2線圈得電，線圈得電，觸點由常閉變成常開狀態(tài)，電水壺的電熱管RL失電，電水壺停止加熱。

2．6 顯示面板
顯示面板上有紅、綠指示燈和蜂鳴器，如圖6所示。

當水開始燒時，由于傳感器檢測到濕度的信號不足以使電路發(fā)生變化，此時為綠色指示燈亮，代表此刻自動斷電控制器電源已接通，同時表示電水壺正在燒水；當綠色指示燈熄滅、紅色指示燈亮時，提醒用戶水燒沸了，同時蜂鳴器發(fā)聲提醒。如果沒有人來斷開電源，本控制器會一直發(fā)出聲光提醒。
2．7 電路功能及工作過程
從整個過程可以實現(xiàn)本控制器設計的功能，如圖7所示。

在水燒沸時，隨著濕敏傳感器阻值變小，LM324輸出電位變高，CD4013電平發(fā)生翻轉(zhuǎn)，繼電器K2線圈得電，常閉觸點斷開，電水壺從市電220 V電源上失電而斷開；同時繼電器K1將CD4013雙穩(wěn)態(tài)電路輸出的高電平信號從放大電路后斷開，所以CD4013雙穩(wěn)態(tài)電路不會再得到高電平信號而發(fā)生觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，即可實現(xiàn)電水壺自動斷電控制的功能。

3 結(jié)論
CD4013自動斷電保持電路是整個控制器的核心，完成信號的輸入和輸出保持。另外還有兩個重要的電路是濕度檢測和光電隔離電路。
1)濕度檢測電路完成濕度信號的采樣和信號輸出，并通過CD4013自動斷電保持電路的處理達到控制電水壺自動斷電的作用，且不再受傳感器檢測信號的影響。
2)光電隔離電路將自動斷電控制器中所需要的直流電從220 V交流電上隔離開來，從而達到保證控制電路的安全。
該產(chǎn)品在當水燒沸后能實現(xiàn)自動斷電，并進行聲光報警提醒，設計結(jié)構(gòu)合理、安全可靠。