保护器件检测系统及电加热设备

技术领域

本申请涉及电加热技术领域，特别是涉及一种保护器件检测系统及电加热设备。

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。电热水器是指电作为能源进行加热的热水器，一般利用电热管、电热棒、玻璃管或塑料管加热，由于其相对于燃气热水器和太阳能热水器具有不必分室安装、不会产生有害气体以及调温方便等优点，被广泛应用在日常生活中。

由于自来水中一般含有大量的游离的金属离子，这些金属离子在没有外界干扰的情况下，会夺走加热棒(一般为铁金属)的自由电子，导致加热棒被腐蚀，从而容易生锈损坏。基于此，往往会在电热水器的内胆中放入氧化性质比加热棒的氧化性质更活泼的金属保护器件，基于阴极保护原理，该金属保护器件可优先与游离的金属离子发生反应，从而保护加热棒不被腐蚀。

然而，金属保护器件属于消耗品，随着电热水器的使用时间增加，金属保护器件会被逐渐消耗殆尽，故需要定期进行更换。由于电热水器的内胆处于封闭状态，用户无法直接判断金属保护器件的消耗状态。

发明内容

基于此，有必要针对用户无法直接判断金属保护器件的消耗状态的问题，提供一种保护器件检测系统及电加热设备。

一种保护器件检测系统，包括：保护器件，固定设置于电加热设备的内胆，用于保护电加热设备的加热棒不被腐蚀，其内部开设有密封腔体；第一电极，设置于所述保护器件的密封腔体；第二电极，设置于所述保护器件的密封腔体；检测电路，所述检测电路的第一端连接所述第一电极，所述检测电路的第二端连接所述第二电极；当所述保护器件消耗至以使所述内胆的水流入所述密封腔体时，所述第一电极与所述第二电极连通，以使所述检测电路的第一端连接所述检测电路的第二端；控制器，连接所述检测电路的输入端和所述检测电路的输出端，用于向所述检测电路输入检测信号，并当所述检测电路的第一端与所述检测电路的第二端未连接时，获取所述检测电路的第一输出信号；当所述检测电路的第一端与所述检测电路的第二端连接时，获取所述检测电路的第二输出信号。

在一个实施例中，所述检测电路包括第一端子、第二端子、开关器件、第一电阻、第二电阻和第一电容，所述第一端子连接所述第一电极，所述第二端子连接所述第二电极，所述第一电阻的第一端连接所述控制器，所述第一电阻的第二端连接所述开关器件的控制端，所述开关器件的输入端连接电源，所述开关器件的输出端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第一电容的第一端和所述控制器，所述第一电容的第二端连接所述第二端子，所述第一端子接地。

在一个实施例中，所述检测电路还包括第三电阻，所述第二电阻的第二端连接所述第一电容的第一端，并通过所述第三电阻连接所述控制器。

在一个实施例中，所述检测电路还包括第二电容，所述第二电容的第一端连接所述第三电阻和所述控制器的公共端，所述第二电容的第二端接地。

在一个实施例中，所述保护器件呈圆柱形，所述密封腔体与所述保护器件同轴设置。

在一个实施例中，所述保护器件为镁棒。

在一个实施例中，所述保护器件检测系统还包括信息提示装置，所述信息提示装置连接所述控制器。

在一个实施例中，所述信息提示装置为声音报警器和/或信号指示灯。

在一个实施例中，所述控制器为单片机。

一种电加热设备，包括上述的保护器件检测系统。

上述保护器件检测系统及电加热设备，对电加热设备的加热棒进行保护的保护器件中开设有密封腔体，并在该密封腔体内设置于相互独立的第一电极与第二电极，第一电极与第二电极分别连接到检测电路。在保护器件未消耗至以使内胆的水流入密封腔体的情况下，保护器件内部的密封腔体处于密封状态，此时检测电路的第一端与第二端并未连通，检测电路将会根据控制器输入的检测信号，向控制器反馈第一输出信号。而当保护器件消耗到一定程度时，内胆中的水将会流入密封腔体，使得第一电极与第二电极连通，进而使得检测电路的第一端与第二端相连接，此时检测电路将会根据控制器输入的检测信号，向控制器反馈第二输出信号。通过上述方案，根据检测电路反馈的信号的不同，即可实现保护器件的消耗状态的分析判断。

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为一实施例中保护器件检测系统结构示意图；

图2为一实施例中检测电路结构示意图；

图3为另一实施例中检测电路结构示意图；

图4为一实施例中保护器件结构示意图；

图5为另一实施例中保护器件结构示意图；

图6为另一实施例中保护器件检测系统结构示意图；

图7为一实施例中电加热设备结构示意图。

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1，一种保护器件检测系统，包括：保护器件10，固定设置于电加热设备的内胆，用于保护电加热设备的加热棒不被腐蚀，其内部开设有密封腔体；第一电极20，设置于保护器件10的密封腔体；第二电极30，设置于保护器件10的密封腔体；检测电路40，检测电路40的第一端连接第一电极20，检测电路40的第二端连接第二电极30；当保护器件10消耗至以使内胆的水流入密封腔体时，第一电极20与第二电极30连通，以使检测电路40的第一端连接检测电路40的第二端；控制器50，连接检测电路40的输入端和检测电路40的输出端，用于向检测电路40输入检测信号，并当检测电路40的第一端与检测电路40的第二端未连接时，获取检测电路40的第一输出信号；当检测电路40的第一端与检测电路40的第二端连接时，获取检测电路40的第二输出信号。

具体地，保护器件10即为在电加热设备中，利用阴极保护原理(也即原电池原理)，优先于电加热设备中的加热棒与水中游离的金属离子发生反应的器件。通过保护器件10的设置，在保护器件10存在的情况下，加热棒基本不会与游离的金属离子发生反应，进而可有效保护加热棒不被腐蚀，有效提高电加热设备的使用寿命。可以理解，保护器件10设置于内胆的方式并不是唯一的，在一个实施例中，可通过螺纹固定的方式，将保护器件10固定设置于电加热设备的内胆的内壁。

同时，本实施例的保护器件10还开设有密封腔体，在保护器件10没有因为腐蚀而逐渐消耗时，密封腔体将会一直处于密封状态，在该状态下，设置于密封腔体中的第一电极20与第二电极30将一直电气隔离，使得与第一电极20相连的第一端口和与第二电极30相连第二端口也处于断开状态。当控制器50向检测电路40输送检测信号时，由于检测电路40的第一端口与第二端口并未连通，此时检测电路40的输出端口将会得到第一输出信号并反馈回控制器50。

随着电加热设备使用时间的增加，保护器件10将会被逐渐消耗，当保护器件10消耗到一定程度(可以是保护器件10消耗殆尽或者即将消耗殆尽)时，开设于保护器件10的密封腔体将不再处于密封状态。此时电加热设备内胆中的水将会流入密封腔体，由于水中富含保护器件10对应类型的金属离子，使得第一电极20与第二电极30之间连通，进而将检测电路40的第一端与第二端连接。此时由于检测电路40的电路结构发生变化，导致检测电路40的输出端反馈至控制器50的信号发生变化，也即此时反馈到控制器50的信号为第二输出信号。基于此，控制器50将会得到保护器件10消耗状态的检测结果，只需控制器50将该检测结果告知用户，用户即可直观得到保护器件10已经消到一定程度，有利于用户及时进行保护器件10的更换。

可以理解，本实施例中保护器件10消耗至以使内胆的水流入密封腔体，指的是保护器件10构成密封腔体的壁面中某一位置消耗完，导致密封腔体不再处于密封状态，而并非一定是保护器件10完全被消耗，可以是构成密封腔体的侧壁或者顶面等，具体根据实际方案中密封腔体的开设位置也会有所区别。例如，当保护器件10为圆柱形状，密封腔体与保护器件10同轴设置，且位于保护器件10的底部时，在保护器件10均匀消减的过程中，密封腔体的侧壁理论上将会同时消耗完，使得内胆的水流入密封腔体；若此时保护器件的高度足够大，保护器件10位于密封腔体顶部的部分将会有一定剩余。

应当指出的是，检测电路40的具体类型并不是唯一的，在一个实施例中，请结合参阅图2，检测电路40包括第一端子41、第二端子42、开关器件Q、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一端子41连接第一电极20，第二端子42连接第二电极30，第一电阻R1的第一端连接控制器50，第一电阻R1的第二端连接开关器件Q的控制端，开关器件Q的输入端连接电源，开关器件Q的输出端连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接第一电容C1的第一端和控制器50，第一电容C1的第二端连接第二端子42，第一端子41接地。

具体地，本实施例中，检测电路40包括第一电阻R1、第二电阻R2以及第一电容C1等部分，在保护器件10的密封腔体处于密封状态下，检测电路40的第一端子41与第二端子42之间处于断开状态，此时第一电容C1并未接入检测电路40，从第二电阻R2的第二端输出的信号将直接反馈回控制器50，得到第一输出信号。而当保护器件10消耗导致密封腔体开启后，第一端子41与第二端子42之间将会导通，此时检测电路40的第一电容C1将会接入，检测电路40中第二电阻R2的第二端输出的信号将会流向第一电容C1以及控制器50，此时控制器50得到的反馈信号为第二输出信号。

应当指出的是，控制器50向检测电路40输入的检测信号的类型并不是唯一的，在一个实施例中，控制器50向检测电路40输入的检测信号为脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)信号。当第一端子41与第二端子42之间并未导通时，控制器50以固定频率输出脉冲宽度调制信号至第一电阻R1的第一端，经第一电阻R1的第二端流入开关器件Q的控制端，通过控制开关器件Q的通断，最终在第二电阻R2的第二端检测到与输入的脉冲宽度调制信号频率一致信号，也即第一输出信号。而当第一端子41与第二端子42由于保护器件10消耗而导通时，控制器50以固定频率输出脉冲宽度调制信号至第一电阻R1的第一端，经第一电阻R1的第二端流入开关器件Q的控制端，通过控制开关器件Q的通断后，第二电阻R2的第二端传输至控制器50的信号的频率将会由于第一电容C1的存在而发生变化，也即此时得到频率与脉冲宽度调制信号频率不一致的第二输出信号。

请参阅图3，在一个实施例中，检测电路40还包括第三电阻R3，第二电阻R2的第二端连接第一电容C1的第一端，并通过第三电阻R3连接控制器50。

具体地，在该实施例中，第二电阻R2的第二端与控制器50之间还设置有第三电阻R3，通过第三电阻R3的限流作用可有效保证检测电路40的工作可靠性。

请参阅图3，在一个实施例中，检测电路40还包括第二电容C2，第二电容C2的第一端连接第三电阻R3和控制器50的公共端，第二电容C2的第二端接地。

具体地，在该实施例中，用来进行限流的第三电阻R3与控制器50之间还接入第二电容C2，通过第二电容C2可将第三电阻R3流出信号的干扰成分滤除，从而提高检测电路40输出信号的可靠性。

可以理解，保护器件10的具体类型以及密封腔体在保护器件10中的开设方式均不是唯一的，请结合参阅图4，在一个实施例中，保护器件10呈圆柱形，密封腔体与保护器件10同轴设置。

具体地，本实施例将密封腔体同轴设置于圆柱形的保护器件10中，也即密封腔体同样开设为与保护器件10相似的圆柱形状，可使得保护器件10的使用寿命更长。因为在使用的过程中，保护器件10的壁厚是均匀往内消减，同轴设置，可使得保护器件10周围的壁厚均匀，避免有一部分壁厚过小，而缩短了保护器件10的使用寿命。

进一步地，在一个实施例中，请结合参阅图5，为了进一步提高保护器件10的使用寿命，避免保护器件10在使用过程中，某一部分的壁厚还剩余较多的情况下就判定为保护器件10消耗到一定程度并提醒用户更换，可尽量将保护器件10横向方向(底面直径方向)的壁厚与竖直方向(高度方向)的壁厚设计尽量相等，通过该种方案设计，可保证保护器件10在横向以及纵向方向上均匀消耗时，保护器件10各个方向的壁厚几乎同时消耗完。

在另一个实施例中，还可以是将保护器件10设计为其它形状，例如长方体、球体等，只要在其内部开设密封腔体进行第一电极20与第二电极30的放置，且密封腔体在保护器件10消耗到一定程度时开启将水灌入，使得第一电极20与第二电极30连通即可。

同样的，保护器件10的具体类型并不是唯一的，只要是氧化性质比电加热设备的加热棒的氧化性质更加活泼的器件均可，具体可结合实际使用场景中电加热设备的加热棒的类型进行选择。例如，在一个实施例中，保护器件10为镁棒。

请参阅图6，在一个实施例中，保护器件检测系统还包括信息提示装置60，信息提示装置60连接控制器50。

具体地，为了便于用户及时得知保护器件10的使用状态，控制器50还连接有一信息提示装置60，当控制器50获取检测电路40输出的信号之后，还会根据该信号分析得到保护器件10是否消耗到一定程度(可以是保护器件10消耗殆尽使得内胆的水流入密封腔体，或者即将消耗殆尽使得内胆的水流入密封腔体，具体根据保护器件10的形状会有所不同)的检测结果，并通过信息提示装置60告知用户。可以理解，控制器50可以是一直向信息提示装置60输送信息提示信号，根据该信息提示信号控制信息提示装置60实时将保护器件10的消耗检测结果告知用户，此时保护器件10消耗到一定程度与未消耗到一定程度两种不同的情况下，信息提示装置60输出的提示信号不同，以便于用户区分。在另一个实施例中，还可以是只有当保护器件10消耗到一定程度导致控制器50获取到第二输出信号时，控制器50才会向信息提示装置60输送信息提示信号，控制信息提示装置60将给结果告知用户。

应当指出的是，信息提示装置60的类型并不是唯一的，在一个实施例中，信息提示装置60为声音报警器和/或信号指示灯。具体地，声音报警器或者信号指示灯设置于电加热设备的壳体外壁，以便于用户及根据信息提示装置60得到保护器件10消耗状态的检测结果。

控制器50的具体类型并不是唯一的，在一个实施例中，控制器50为单片机。

具体地，单片机(Single-Chip Microcomputer)是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。采用单片机作为控制器50具有控制能力强、体积小以及功耗低等优点。在其它实施例中，还可采用其它类型的器件作为控制器50，例如MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)等。

上述保护器件检测系统，对电加热设备的加热棒进行保护的保护器件10中开设有密封腔体，并在该密封腔体内设置于相互独立的第一电极20与第二电极30，第一电极20与第二电极30分别连接到检测电路40。在保护器件10未消耗至以使内胆的水流入密封腔体的情况下，保护器件10内部的密封腔体处于密封状态，此时检测电路40的第一端与第二端并未连通，检测电路40将会根据控制器50输入的检测信号，向控制器50反馈第一输出信号。而当保护器件10消耗到一定程度时，内胆中的水将会流入密封腔体，使得第一电极20与第二电极30连通，进而使得检测电路40的第一端与第二端相连接，此时检测电路40将会根据控制器50输入的检测信号，向控制器50反馈第二输出信号。通过上述方案，根据检测电路40反馈的信号的不同，即可实现保护器件10的消耗状态的分析判断。

一种电加热设备，包括上述的保护器件检测系统。

具体地，保护器件检测系统如上述各个实施例及附图所示，保护器件10即为在电加热设备中，利用阴极保护原理(也即原电池原理)，优先于电加热设备中的加热棒与水中游离的金属离子发生反应的器件。通过保护器件10的设置，在保护器件10存在的情况下，加热棒基本不会与游离的金属离子发生反应，进而可有效保护加热棒不被腐蚀，有效提高电加热设备的使用寿命。可以理解，保护器件10设置于内胆的方式并不是唯一的，在一个实施例中，可通过螺纹固定的方式，将保护器件10固定设置于电加热设备的内胆的内壁。

同时，本实施例的保护器件10还开设有密封腔体，在保护器件10没有因为腐蚀而逐渐消耗时，密封腔体将会一直处于密封状态，在该状态下，设置于密封腔体中的第一电极20与第二电极30将一直电气隔离，使得与第一电极20相连的第一端口和与第二电极30相连第二端口也处于断开状态。当控制器50向检测电路40输送检测信号时，由于检测电路40的第一端口与第二端口并未连通，此时检测电路40的输出端口将会得到第一输出信号并反馈回控制器50。

随着电加热设备使用时间的增加，保护器件10将会被逐渐消耗，当保护器件10消耗到一定程度时，开设于保护器件10的密封腔体将不再处于密封状态。此时电加热设备内胆中的水将会流入密封腔体，由于水中富含保护器件10对应类型的金属离子，使得第一电极20与第二电极30之间连通，进而将检测电路40的第一端与第二端连接。此时由于检测电路40的电路结构发生变化，导致检测电路40的输出端反馈至控制器50的信号发生变化，也即此时反馈到控制器50的信号为第二输出信号。基于此，控制器50将会得到保护器件10消耗状态的检测结果，只需控制器50将该检测结果告知用户，用户即可直观得到保护器件10已经消到一定程度，有利于用户及时进行保护器件10的更换。

可以理解，电加热设备的具体类型并不是唯一的，只要是利用加热器件将电能转换为热能进行水加热的设备均可。例如，在一个较为详细的实施例中，电加热设备为电热水器。

进一步地，在一个实施例中，请参阅图7，电加热设备还包括外壳71、保温层72、进水口73、过滤网74、内胆78、加热棒75、出水口76以及温度检测器77等。其中外壳71用于保护和固定电加热设备，保温层72用于填充保温材料，减少热水器流量的散失，进水口73与自来水管连接，给电加热设备供水，过滤网74用于过滤外接自来水管水中的杂质，用于存储水，并且在内胆78涂有隔热材料，加热棒用于加热内胆78中的水，出水口76用于给用户供水，温度检测器77则与控制器50相连接，用来检测内胆中78水的温度，从而判断电加热设备的水温是否达到用户设定水温，以及根据水温变化判断电加热设备的加热棒75是否正常工作等。

上述电加热设备，对电加热设备的加热棒进行保护的保护器件10中开设有密封腔体，并在该密封腔体内设置于相互独立的第一电极20与第二电极30，第一电极20与第二电极30分别连接到检测电路40。在保护器件10未消耗至以使内胆的水流入密封腔体的情况下，保护器件10内部的密封腔体处于密封状态，此时检测电路40的第一端与第二端并未连通，检测电路40将会根据控制器50输入的检测信号，向控制器50反馈第一输出信号。而当保护器件10消耗到一定程度时时，内胆中的水将会流入密封腔体，使得第一电极20与第二电极30连通，进而使得检测电路40的第一端与第二端相连接，此时检测电路40将会根据控制器50输入的检测信号，向控制器50反馈第二输出信号。通过上述方案，根据检测电路40反馈的信号的不同，即可实现保护器件10的消耗状态的分析判断。

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。