采用GPS模块对用户进行定位的防触电热水器

本发明涉及热水器技术及安全领域，尤其涉及具有温度记忆功能的防触电热水 器。

近年来，随着社会和工业的不断发展，热水器已经走进了千家万户。目前国内热水 器产品主要有电热水器、燃气热水器、太阳能热水器和空气能热水器。热水器市场仍然以传 统的电热水器和燃气热水器为主导，伴随着近几年房地产市场的火爆发展，电热水器、燃气 热水器行业都得到了快速发展，催生出如海尔、美的等众多国内知名品牌，也引来A.O.史密 斯、西门子、林内、惠而浦等国际大品牌的加盟，推动热水器行业的品质不断提升，同时品牌 间竞争也愈加激烈。随着人们生活水平日益提高，人们对家庭生活中的舒适要求也越来越 高。随之而来的各种各样的电器产品方便了人类生活得同时也占据了不小的空间。为此越 来越多的多功能电器进入了人们的生活。热水器也同样经历着不同世代的发展：第一代燃 气热水器；第二代电热水器；第三代太阳能热水器；第四代分体式空气能热水器；第六代家 用多功能热水器。对于目前应用较多的电热水器，其优点为安装简单，使用方便，不受天然 气楼层气压差异的影响，越来越多的用户首选。但是缺点为体积大，占室内的空间大，洗澡 前要提前预热，等待时间比较长，容易长水垢，需一年除垢一次。并且目前的电热水器在不 拔电源的情况下使用容易产生触电身亡的事故，所以在安全方面仍存在一定的隐患。并且 许多热水器都会选择将水加热到沸腾，然后和凉水进行混合后使用，这样会适合各种人 使用，但是人类洗澡不必将水加热到沸腾，造成了电能的浪费；而且每次都需要调节水龙 头，调出适合自己的温度，比较繁琐。

本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了具有温度记忆 功能的防触电热水器，具有温度记忆功能的防触电热水器采用了GPS模块对用户进行定位， 并且通过GPRS模块发送到热水器端，这样热水器可以根据用户的位置自动选择加热，节省 了用户操作的时间，使热水器更加智能化；本发明采用了水流传感器对出水管的水流进行 检测，当热水器通电加热时有水流通过，主机单片机最小系统会通过继电器电路将热水器 与加热电源断开，避免了用户触电事故的发生，使热水器更加的安全；本发明在喷头处安装 有温度传感器，温度传感器可以检测用户使用的水温并且记录下来，当热水器加热时，会自 动的加热到用户习惯的温度，不仅可以使热水器节约电能，也使得热水器的水更舒适；本发 明的上位机电路部分采用了报警电路，当水温适合用户时或者用户洗浴没有断电时，都会 进行报警提示，使热水器更安全、更便捷。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括上位机电路部分、下位机 电路部分、GPRS网络、热水器主体、出水管、导水管和喷头；上位机电路部分包括电源模块、 主机单片机最小系统、水流传感器、温度传感器、继电器电路、报警电路和GPRS主模块，电源 模块与主机单片机最小系统、水流传感器、温度传感器、继电器电路、报警电路、GPRS主模块 均连接，并为主机单片机最小系统、水流传感器、温度传感器、继电器电路、报警电路、GPRS 主模块提供电能；水流传感器和温度传感器均与主机单片机最小系统连接，并将采集到的 水流信号和水的温度信号传递给主机单片机最小系统；主机单片机最小系统与继电器电 路、报警电路均连接，并控制继电器电路和报警电路；主机单片机最小系统与GPRS主模块连 接，主机单片机最小系统与GPRS主模块为双向通信；下位机电路部分包括电源、从机单片机 最小系统、GPRS模块、GPS模块和显示电路，电源与从机单片机最小系统、GPRS模块、GPS模 块、显示电路均连接，并且为从机单片机最小系统、GPRS模块、GPS模块和显示电路提供电 能；从机单片机最小系统与GPS模块连接，并接收GPS模块采集的信息；从机单片机最小系统 与显示电路连接，并且控制显示电路；从机单片机最小系统与GPRS模块连接，从机单片机最 小系统与GPRS模块为双向通信；上位机电路部分的GPRS主模块和下位机电路部分GPRS模块 通过GPRS网络进行通信；热水器主体的一侧与出水管的一端固定连接，出水管的另一端与 导水管的一端通过螺纹连接；出水管的中心位置设置有水流传感器；导水管的另一端连接 有喷头，在喷头内安装有温度传感器；继电器电路包括电阻R2、二极管D1、三极管Q1、继电器 RL1、热水器进线端和热水器出线端，主机单片机最小系统的PA0引脚通过电阻R2与三极管 Q1的基极连接；继电器RL1的线圈一端与电源模块的输出端连接，另一端与三极管Q1的集电 极连接，在继电器RL1的线圈上反并联了二极管D1；三极管Q1的发射极接地，主机单片机最 小系统的PA0引脚通过输出高电平或低电平来控制三极管Q1的开通与关断；继电器RL1的触 点一端与热水器进线端连接，另一端与热水器出线端连接，继电器RL1的线圈的通电与断电 控制继电器RL1触点的切换。

进一步优化本技术方案，所述的主机单片机最小系统和从机单片机最小系统采用 ATmega128单片机，水流传感器采用HC-B12水流传感器，温度传感器采用SHT11温湿度传感 器，GPS模块采用U-bloxNEO-6MGPS模块，GPRS主模块和GPRS模块均采用EM310模块。

进一步优化本技术方案，所述的电源模块可输出12V和5V直流电压，电源模块为继 电器RL1提供12V电压，电源模块为主机单片机最小系统、水流传感器、温度传感器和报警电 路提供5V稳定电压。

进一步优化本技术方案，所述的GPRS主模块EM310的TXD引脚连接主机单片机最小 系统的ATmega128的RXD1引脚，GPRS主模块EM310的RXD引脚连接主机单片机最小系统的 ATmega128的TXD1引脚。

进一步优化本技术方案，所述的水流传感器的OUT引脚与主机单片机最小系统的 ATmega128的INT0引脚连接。

进一步优化本技术方案，所述的温度传感器的DATA引脚连接主机单片机最小系统 的ATmega128的PA1引脚，温度传感器的SCK引脚连接主机单片机最小系统的ATmega128的 PA2引脚。

进一步优化本技术方案，所述的下位机电路部分的电源采用蓄电池，蓄电池可输 出5V和3.3V直流稳定电压，电源为从机单片机最小系统和显示电路提供5V稳定电压，电源 为GPS模块提供3.3V稳定电压。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、具有温度记忆功能的防触电热水器采 用了GPS模块对用户进行定位，并且通过GPRS模块发送到热水器端，这样热水器可以根据用 户的位置自动选择加热，节省了用户操作的时间，使热水器更加智能化；2、本发明采用了水 流传感器对出水管的水流进行检测，当热水器通电加热时有水流通过，主机单片机最小系 统会通过继电器电路将热水器与加热电源断开，避免了用户触电事故的发生，使热水器更 加的安全；3、本发明在喷头处安装有温度传感器，温度传感器可以检测用户使用的水温并 且记录下来，当热水器加热时，会自动的加热到用户习惯的温度，不仅可以使热水器节约电 能，也使得热水器的水更舒适；4、本发明的上位机电路部分采用了报警电路，当水温适合用 户时或者用户洗浴没有断电时，都会进行报警提示，使热水器更安全、更便捷。

图1是具有温度记忆功能的防触电热水器的连接关系图。

图2是具有温度记忆功能的防触电热水器的结构示意图。

图3是具有温度记忆功能的防触电热水器的上位机电路图。

图4是具有温度记忆功能的防触电热水器的下位机电路图。

图5是具有温度记忆功能的防触电热水器的上位机电源模块图。

图6是具有温度记忆功能的防触电热水器的下位机电源图。

图中：1、上位机电路部分；2、电源模块；3、主机单片机最小系统；4、水流传感器；5、 温度传感器；6、继电器电路；601、热水器进线端；602、热水器出线端；7、报警电路；8、GPRS主 模块；9、下位机电路部分；10、电源；11、从机单片机最小系统；12、GPRS模块；13、GPS模块； 14、显示电路；15、GPRS网络；16、热水器主体；17、出水管；18、导水管；19、喷头。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参 照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发 明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本 发明的概念。