漏电检测系统及电热水器

技术领域

本申请涉及电加热技术领，特别是涉及一种漏电检测系统及电热水器。

背景技术

随着电加热技术的发展成熟，以电热水器为代表的电加热设备在人们日常生活中使用越来越广泛。电加热设备在使用过程中，水电不分离，加热元件(一般为加热棒)直接设置在加热箱体中与水接触进行水加热，虽然加热效率很高，但同时也存在严重的漏电安全问题。

为了避免发生漏电安全问题，传统的电加热设备一般会采取防电墙、漏电保护开关、机壳接地这几种措施。然而，这些措施的安全性能还不够稳定，仍存在一定的安全隐患，电加热设备的使用安全性仍得不到有效保障。

发明内容

基于此，有必要针对传统的电加热设备使用安全性能得不到有效保障的问题，提供一种漏电检测系统及电热水器。

一种漏电检测系统，包括：磁感应线圈，设置于加热箱体的内部，用于当电流泄漏到所述加热箱体的水中时产生感应电动势；漏电检测电路，连接所述磁感应线圈的第一端和所述磁感应线圈的第二端，用于当所述磁感应线圈产生感应电动势时，根据所述感应电动势生成漏电信号；控制器，连接所述漏电检测电路，用于根据漏电信号生成断电控制信号；断电控制电路，连接所述控制器，设置于外部电源与加热器件之间，用于当接收到所述控制器输出的断电控制信号时，切断所述加热器件与外部电源之间的连接。

在一个实施例中，所述漏电检测电路包括第一二极管、第二二极管和第一开关器件，所述第一二极管的阳极连接所述磁感应线圈的第一端，所述第一二极管的阴极连接所述第一开关器件的第一端，所述第二二极管的阳极连接所述磁感应线圈的第二端，所述第二二极管的阴极连接所述第一开关器件的第一端，所述第一开关器件的第二端连接电源，所述第一开关器件的第三端连接所述控制器。

在一个实施例中，所述第一开关器件为光耦器件。

在一个实施例中，所述漏电检测电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第一电阻的第一端连接所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阴极，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端和所述第一开关器件的第一端，所述第二电阻的第二端接地，所述第三电阻的第一端连接所述第一开关器件的第三端和所述第四电阻的第一端，所述第三电阻的第二端接地，所述第四电阻的第二端连接所述控制器。

在一个实施例中，所述漏电检测电路还包括第一电容和第二电容，所述第一电容的第一端连接所述第一电阻的第二端，所述第一电容的第二端接地，所述第二电容的第一端连接所述第一电容的第一端和所述第二电阻的第一端，所述第二电容的第二端连接所述第一电容的第二端和所述第二电阻的第二端。

在一个实施例中，所述断电控制电路包括第二开关器件、信息提示装置和继电装置，所述第二开关器件的第一端连接所述控制器，所述第二开关器件的第二端连接电源，所述第二开关器件的第三端连接所述信息提示装置的第一端，所述信息提示装置的第二端接地，所述继电装置的线圈的第一端连接所述信息提示装置的第二端，所述继电装置的线圈的第二端接地，所述继电装置的第一开关触点连接外部电源，所述继电装置的第二开关触点用于连接加热器件的第一端，所述加热器件的第二端连接所述外部电源。

在一个实施例中，所述断电控制电路还包括第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述控制器通过所述第五电阻连接所述第二开关器件的第一端，所述信息提示装置的第二端连接所述第六电阻的第一端和所述第七电阻的第一端，所述第六电阻的第二端接地，所述第七电阻的第二端连接所述继电装置的线圈的第一端。

在一个实施例中，所述断电控制电路还包括第三二极管，所述第三二极管的阳极连接所述继电装置的线圈的第二端，所述第三二极管的阴极连接所述继电装置的线圈的第一端和所述第七电阻的第二端。

在一个实施例中，所述信息提示装置为发光二极管。

一种电热水器，包括上述的漏电检测系统。

上述漏电检测系统及热水器，在用来存储水并对所存储的水进行加热的加热箱体中设置有磁感应线圈，在发生电流泄露至加热箱体时，磁感应线圈会感应到加热水箱中的磁场强度变化，通过电磁感应将水中的磁场转化为电能，并被与之相连接的漏电检测电路检测得到。漏电检测电路根据检测到的感应电动势生成漏电信号，控制器根据漏电信号产生断电控制信号并输送至断电控制电路，最终使得设置于外部电源与加热器件之间的断电控制电路动作，切断外部电源与加热器件的连接。通过上述方案，利用磁感应线圈可直接检测加热箱体中是否有电流泄露，并在漏电的情况下直接终止加热器件的运行，可避免泄露的电流直接从加热箱体的出水口喷淋到用户，从而有效保证电热水器等电加热设备的使用安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中漏电检测系统结构示意图；

图2为一实施例中磁感应线圈设置位置示意图；

图3为另一实施例中磁感应线圈设置位置示意图；

图4为一实施例中漏电检测电路结构示意图；

图5为另一实施例中漏电检测电路结构示意图；

图6为一实施例中断电控制电路结构示意图；

图7为另一实施例中断电控制电路结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

请参阅图1，一种漏电检测系统，包括：磁感应线圈10，设置于加热箱体的内部(图未示)，用于当电流泄漏到加热箱体的水中时产生感应电动势；漏电检测电路20，连接磁感应线圈10的第一端和磁感应线圈10的第二端，用于当磁感应线圈10产生感应电动势时，根据感应电动势生成漏电信号；控制器40，连接漏电检测电路20，用于根据漏电信号生成断电控制信号；断电控制电路30，连接控制器40，设置于外部电源与加热器件之间，用于当接收到控制器40输出的断电控制信号时，切断加热器件与外部电源之间的连接。

具体地，对于采用加热棒等加热器件进行水加热的电加热设备，一般均是将加热器件直接暴露在水中，将电能转换为热能实现水加热操作，这一类型的电加热设备均会存在漏电风险，当用户通过设置于电加热设备的加热箱体的出水口将热水引出时，将会发生触电危险。本实施例的方案，针对这类型的电加热器件，直接在用于储水以及加热水的加热箱体中设置一磁感应线圈10，在加热箱体发生漏电的情况下，将会直接由磁感应线圈10感应到。基于电磁感应原理，磁感应线圈10将由于电流泄露引起的磁场突变转换为感应电动势，进而可以被漏电检测电路20检测得到。

可以理解，漏电检测电路20以及断电控制电路30的具体类型并不是唯一的，只要是能够检测到磁感应线圈10产生的感应电动势，并将磁感应线圈10的这一状态最终告知断电控制电路30，通过断电控制电路30实现加热器件的通断电控制均可。

应当指出的是，磁感应线圈10在加热箱体中的设置位置并不是唯一的，只要能够在加热箱体的内部发生电流泄漏时，及时产生感应电动势均可。在一个实施例中，以漏电检测系统应用在电热水器中为例，请结合参阅图2，可以是将感应线圈设置在加热器件50以及用来进行加热器件50保护的镁棒60周围，之后将感应线圈的两个端口分别引出，连接至漏电检测电路20即可。在另一个实施例中，请结合参阅图3，还可以是将磁感应线圈10围绕出水口80设计，之后将磁感应线圈10的两个端口分别引出，连接至漏电检测电路20即可。

在该实施例中，漏电检测电路20根据磁感应线圈10的感应电动势生成的漏电信号传输到控制器40进行分析，最终由控制器40实现断电控制电路30的动作控制。可以理解，在其它实施例中，还可以是直接将漏电检测电路20与断电控制电路30相连接，通过漏电检测电路20输出的漏电信号直接实现断电控制电路30的控制。

本实施例漏电检测电路20在根据磁感应线圈10生成的感应电动势生成漏电信号之后，并非直接根据漏电信号控制断电控制电路30开始动作，而是将漏电信号输送至控制器40进行记忆存储，之后有控制器40进一步生成控制信号来控制漏电信号动作。通过本实施例的方案，在漏电检测电路20与断电控制电路30之间加入一个控制器40，可实现电加热设备的漏电检测操作的记忆存储以及加热器件的通断电控制，从而便于得知电加热设备的历史漏电记录，有效提高漏电检测系统的工作可靠性。

请参阅图4，在一个实施例中，漏电检测电路20包括第一二极管D1、第二二极管D2和第一开关器件U1，第一二极管D1的阳极连接磁感应线圈10的第一端，第一二极管D1的阴极连接第一开关器件U1的第一端，第二二极管D2的阳极连接磁感应线圈10的第二端，第二二极管D2的阴极连接第一开关器件U1的第一端，第一开关器件U1的第二端连接电源，第一开关器件U1的第三端连接控制器40。

具体地，本实施例中漏电检测电路20与磁感应线圈10的第一端之间设置有第一二极管D1，而在漏电检测电路20与磁感应线圈10的第二端之间设置有第二二极管D2，通过第一二极管D1以及第二二极管D2的设置，可对磁感应线圈10的输出进行整流操作，从而有效提高漏电检测系统的工作可靠性。

应当指出的是，第一开关器件U1的类型并不是唯一的，只要是能够在磁感应线圈产生感应电动势以及未产生感应电动势两种状态下，进行开关动作以输出不同类型信号的器件均可，可以是晶体三极管、金氧半场效应晶体管等。

进一步地，在一个较为详细的实施例中，第一开关器件U1采用光耦器件，光耦器件也即光耦合器(optical coupler equipment，OCEP)亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器(一般为红外线发光二极管)与受光器(一般为光敏半导体管或者三极管等)封装在同一管壳内。当发光器的第一端(红外线发光二极管的阳极)施加电信号时发光器发出光线，受光器接收光线之后就产生光电流，最终由受光器的第二端输出。从而实现了“电—光—电”控制。由于它具有体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、输出和输入之间绝缘以及单向传输信号等优点，在数字电路上获得广泛的应用。

当第一开关器件U1采用光耦器件时，将光耦器件的发光器的第一端作为第一开关器件U1的第一端，将光耦器件的受光器的第一端作为第一开关器件U1的第二端，将光耦器件的受光器的第二端作为第一开关器件U1的第三端，同时将光耦器件的发光器的第二端接地，以使光耦器件作为第一开关器件U1接入漏电检测电路20中。本实施例的方案中，当磁感应线圈10中有感应电动势产生时，经过漏电检测电路20的第一二极管D1以及第二二极管D2进行整流之后，传输到光耦器件的发光器的第一端，光耦器件的发光器产生光信号，使得受光器的第一端与受光器的第二端之间导通，受光器的第一端的电源将经受光器的第二端输出，也即此时光耦器件输出高电平信号。

在一个实施例中，该高电平信号可直接输送至断电控制电路30进行加热器件的断电控制，在另一个实施例中，还可以是将该高电平信号输送至控制器40，经控制器40进一步记忆存储之后，才会有控制器40进一步输出控制信号至断电控制电路30，实现加热器件的断电控制。

请参阅图5，在一个实施例中，漏电检测电路20还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，第一电阻R1的第一端连接第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极，第一电阻R1的第二端连接第二电阻R2的第一端和第一开关器件U1的第一端，第二电阻R2的第二端接地，第三电阻R3的第一端连接第一开关器件U1的第三端和第四电阻R4的第一端，第三电阻R3的第二端接地，第四电阻R4的第二端连接控制器40。

具体地，本实施例中，在第一二极管D1的输出与第一开关器件U1之间，第二二极管D2的输出与第一开关器件U1之间，还设置有第一电阻R1以及第二电阻R2进行限流操作，同时在第一开关器件U1的输出与控制器40之间(或者第一开关器件U1的输出与断电控制电路30之间)还设置有第三电阻R3以及第四电阻R4进行限流操作，通过本实施例的方案，可进一步保证漏电检测电路20的工作可靠性。

请继续参阅图5，在一个实施例中，漏电检测电路20还包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1的第一端连接第一电阻R1的第二端，第一电容C1的第二端接地，第二电容C2的第一端连接第一电容C1的第一端和第二电阻R2的第一端，第二电容C2的第二端连接第一电容C1的第二端和第二电阻R2的第二端。

具体地，本实施例的方案中在第一电阻R1与第二电阻R2之间还设置有第一电容C1以及第二电容C2，通过第一电容C1以及第二电容C2，可将流入第一开关器件U1的电信号中的杂波滤除，进一步提高漏电检测电路20的工作可靠性。

请参阅图6，在一个实施例中，断电控制电路30包括第二开关器件Q1、信息提示装置D3和继电装置U2，第二开关器件Q1的第一端连接控制器40，第二开关器件Q1的第二端连接电源，第二开关器件Q1的第三端连接信息提示装置D3的第一端，信息提示装置D3的第二端接地，继电装置U2的线圈的第一端连接信息提示装置D3的第二端，继电装置U2的线圈的第二端接地，继电装置U2的第一开关触点连接外部电源，继电装置U2的第二开关触点用于连接加热器件的第一端，加热器件的第二端连接外部电源。

具体地，本实施例的方案中，外部电源为家用电源，其中继电装置U2的第一开关触点具体连接至火线L，而加热器件的第二端则具体连接至零线N。在加热箱体中的水中存在泄漏电流时，断电控制电路30不仅会切断加热器件与外部电源的连接，还会通过信息提示装置D3输出信息提示信号以告知用户，便于用户得知电加热设备的漏电状态。

当加热箱体中未发生电流泄露，以漏电检测电路20包括第一二极管D1、第二二极管D2和第一开关器件U1为例，此时控制器40接收的第一开关器件U1的受光器的第二端输出的信号为低电平信号，在该低电平信号的作用下，控制器40输出控制信号控制第二开关器件Q1处于关断状态，此时信息提示装置D3并未上电，相应的也不会有提示信号输出告知用户。而继电装置U2也由于未有电信号施加，第一开关触点与第二开关触点之间处于连通状态，此时外部电源经由第一开关触点-第二开关触点-加热器件的形式，为加热器件进行供电，实现正常的水加热操作。

而当磁感应线圈10生成感应电动势时，第一开关器件U1的第三端将会输出高电平(也即上述漏电信号)，控制器40接收高电平信号之后，将会产生断电控制信号控制第二开关器件Q1闭合，此时第二开关器件Q1的第二端的电源信号流入信息提示装置D3，信息提示装置D3发出信息提示信号告知用户此时发生漏电。同时，该电源信号还会从信息提示装置D3的第二端流入继电装置U2的线圈的第一端，为继电装置U2的线圈通电，基于电磁感应原理，此时线圈产生磁场吸附第一开关触点与第二开关触点之间的衔铁，使得第一开关触点与第二开关触点之间断开，从而使得加热器件与外部电源的连接断开，电加热器件断电停止工作。

应当指出的是，第二开关器件Q1以及继电装置U2的具体类型均不是唯一的，在一个实施例中，当漏电检测电路20与断电控制电路30之间并未设置控制器40时，第二开关器件Q1可以是高电平导通类型的第二开关器件Q1，当第一开关器件U1的受光器的第二端输出高电平时，可直接控制第二开关器件Q1闭合，进而实现漏电提示以及加热器件的断电控制。在另一个实施例中，当漏电检测电路20与断电控制电路30之间设置有控制器40时，第二开关器件Q1可以是高电平导通类型或者低电平导通类型的第二开关器件Q1，当第一开关器件U1的第三端输出高电平时，控制器40根据所选用的第二开关器件Q1的类型，输出与之相匹配类型的断电控制信号控制第二开关器件Q1闭合，进而实现漏电提示以及加热器件的断电控制。而继电装置U2则可采用常闭继电器实现，在未通电的情况下，常闭继电器的第一开关触点与第二开关触点之间处于连通状态，可实现加热器件的持续供电，从而实现水加热。

同样的，信息提示装置D3的类型也并不是唯一的，在一个实施例中，可以是声音报警器和/或信号指示灯等，只要能够在通电情况下输出不同信号告知用户均可。进一步地，在一个实施例中，可采用发光二极管作为信息提示装置D3。

请参阅图7，在一个实施例中，断电控制电路30还包括第五电阻R5、第五电阻R6和第七电阻R7，控制器40通过第五电阻R5连接第二开关器件Q1的第一端，信息提示装置D3的第二端连接第五电阻R6的第一端和第七电阻R7的第一端，第五电阻R6的第二端接地，第七电阻R7的第二端连接继电装置U2的线圈的第一端。

具体地，本实施例的方案，在第二开关器件Q1的第一端与控制器40之间设置有第五电阻R5，在信息提示装置D3的第二端与地之间设置有第五电阻R6，在信息提示装置D3的第二端与继电装置U2之间设置有第七电阻R7，通过第五电阻R5、第五电阻R6和第七电阻R7的限流作用，可有效提高断电控制电路30的工作可靠性。

进一步地，请结合参阅图7，在一个实施例中，断电控制电路30还包括第三二极管D4，第三二极管D4的阳极连接继电装置U2的线圈的第二端，第三二极管D4的阴极连接继电装置U2的线圈的第一端和第七电阻R7的第二端。

具体地，本实施例的方案中，在继电装置U2的线圈的第一端与第二端之间设置有第三二极管D4，该第三二极管D4具有泄放功能，可进一步提高断电控制电路30的工作可靠性。

上述漏电检测系统，在用来存储水并对所存储的水进行加热的加热箱体中设置有磁感应线圈10，在发生电流泄露至加热箱体时，磁感应线圈10会感应到加热水箱中的磁场强度变化，通过电磁感应将水中的磁场转化为电能，并被与之相连接的漏电检测电路20检测得到。漏电检测电路20根据检测到的感应电动势生成漏电信号，控制,40根据漏电信号产生断电控制信号并输送至断电控制电路30，最终使得设置于外部电源与加热器件之间的断电控制电路30动作，切断外部电源与加热器件的连接。通过上述方案，利用磁感应线圈10可直接检测加热箱体中是否有电流泄露，并在漏电的情况下直接终止加热器件的运行，可避免泄露的电流直接从加热箱体的出水口喷淋到用户，从而有效保证电热水器等电加热设备的使用安全性。

一种电热水器，包括上述的漏电检测系统。

具体地，本实施例的电加热器件具体为电热水器，漏电检测系统的具体结构如上述各个实施例及附图所示，

本实施例的方案，针对电热水器，直接在用于储水以及加热水的加热箱体中设置一磁感应线圈10，在加热箱体发生漏电的情况下，将会直接由磁感应线圈10感应到。电磁感应原理，磁感应线圈10将由于电流泄露引起的磁场突变转换为感应电动势，进而可以被漏电检测电路20检测得到。

可以理解，漏电检测电路20以及断电控制电路30的具体类型并不是唯一的，只要是能够检测到磁感应线圈10产生的感应电动势，并将磁感应线圈10的这一状态最终告知断电控制电路30，通过断电控制电路30实现加热器件的通断电控制均可。

应当指出的是，磁感应线圈10在加热箱体中的设置位置并不是唯一的，只要能够在加热箱体的内部发生电流泄漏时，及时产生感应电动势均可。在一个实施例中，以漏电检测系统应用在电热水器中为例，请结合参阅图2，可以是将感应线圈设置在加热棒以及用来进行加热棒保护的镁棒周围，之后将感应线圈的两个端口分别引出，连接至漏电检测电路20即可。在另一个实施例中，请结合参阅图3，还可以是将磁感应线圈10围绕出水口设计，之后将感应线圈的两个端口分别引出，连接至漏电检测电路20即可。

上述热水器，在用来存储水并对所存储的水进行加热的加热箱体中设置有磁感应线圈10，在发生电流泄露至加热箱体时，磁感应线圈10会感应到加热水箱中的磁场强度变化，通过电磁感应将水中的磁场转化为电能，并被与之相连接的漏电检测电路20检测得到。漏电检测电路20根据检测到的感应电动势生成漏电信号，控制器40根据漏电信号产生断电控制信号并输送至断电控制电路，30，最终使得设置于外部电源与加热器件之间的断电控制电路30动作，切断外部电源与加热器件的连接。通过上述方案，利用磁感应线圈10可直接检测加热箱体中是否有电流泄露，并在漏电的情况下直接终止加热器件的运行，可避免泄露的电流直接从加热箱体的出水口喷淋到用户，从而有效保证电热水器等电加热设备的使用安全性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。