家用電熱水壺

1、 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)(結(jié)構(gòu))題 目 家用電熱水壺 學(xué)院(部) 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化_學(xué)生姓名 張寒 學(xué) 號(hào) 201210111135 年 級(jí) 2012級(jí) 指導(dǎo)老師 喻洪平 2015年 9月15日 家用電熱水壺1 工藝需求分析 隨著世界高速發(fā)展，越來越多的自動(dòng)化產(chǎn)品涌入普通家庭中，這些產(chǎn)品自動(dòng)化程度更高，功能更完善。家用電熱水壺是一款比較普通的產(chǎn)品，現(xiàn)在市場上家用電熱水壺只具備基本燒水功能，其燒水沸點(diǎn)，由當(dāng)?shù)卮髿鈮核鶝Q定，在高原地區(qū)沸騰溫度較平原低，在沸騰時(shí)溫度低于100度，甚至低于90度，不能有效地殺死水中細(xì)菌；所以設(shè)計(jì)一款熱水壺，使能在高原地區(qū)能達(dá)到正常沸騰溫度，并增

2、加了一些安全措施，使熱水壺使用更加方便，更加安全可靠。二設(shè)計(jì)參數(shù) 水壺內(nèi)膽體積15（20+5）cm， 壺體體積20（5+25+3）cm , 壺體凈重1.2kg，內(nèi)膽與壺體表面有3cm的隔熱層，內(nèi)放置有感應(yīng)器， 壺蓋厚度大約3cm， 最大容量3.5L，最低水量0.3L， 燒水功率1.8千瓦，底座 4127cm 。 3 設(shè)計(jì)功能 1.能在不同海拔均能正常使用。 2.能顯示當(dāng)前水溫。 3.能手動(dòng)調(diào)節(jié)燒開水溫。 4.具有漏電短路保護(hù)裝置。 5.具有溢流回收功能。 6.有防燒干裝置。 7.具有保溫功能。4 結(jié)構(gòu)原理 1.壓力傳感器，當(dāng)壺體和水的總重量達(dá)到1.2+0.3（最低水量）kg時(shí)，才能啟動(dòng)電源，低

3、于1.5kg時(shí)，則自動(dòng)斷電。 2.溫度傳感器，檢測當(dāng)前溫度，并將信號(hào)傳給單片機(jī)，檢測間隔3s。 3.控制面板，包括顯示器，加,減按鈕，電源開關(guān)。顯示器顯示當(dāng)前溫度，并有加熱，保溫指示燈；加,減按鈕用于調(diào)節(jié)額定溫度；電源開關(guān)，打開電源，加熱板開始工作；保溫設(shè)定為自動(dòng)，當(dāng)溫度傳感器檢測溫度逐漸下降，且下降到70度時(shí)，電源重新打開，開始加熱。 4.熱繼電器，接收單片機(jī)信號(hào)，控制電源開關(guān)。 5.(電活性聚合物） 置于壺嘴處，當(dāng)溫度傳感器檢測水溫30s后任然保持不變，且溫度小于設(shè)計(jì)的額定溫度時(shí)，將信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)給（電活性聚合物）通小電流，使（電活性聚合物）發(fā)生形變，給壺嘴增加壓力，且壓力

4、大小約等于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。 6.熱水壺的基本結(jié)構(gòu)，包括壺蓋，壺體，底座，手提環(huán)；底座上設(shè)有溢流環(huán)，能將溢出的水聚集，手提環(huán)上設(shè)有按鈕開關(guān)，控制壺蓋開，關(guān)。5 工作原理 當(dāng)壺中加入水時(shí)，水和壺體的總重量大于等于壓力傳感器額定最小壓力值，單片機(jī)將信號(hào)傳給熱繼電器，啟動(dòng)加熱電源，開始給水加熱，溫度傳感器每隔3s檢測一次當(dāng)前水溫，當(dāng)水沸騰時(shí)，溫度傳感器檢測30秒，溫度沒有發(fā)生變化，且當(dāng)前溫度值小于額定溫度值時(shí)，溫度傳感器將信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)給熱繼電器，給（電容性聚合物）通入小電流，使（電容性聚合物）發(fā)生形變，給壺嘴該增加壓力，壓力值大約為一個(gè)大氣壓強(qiáng)，使水溫能達(dá)到100攝氏度，當(dāng)溫度傳感器

5、檢測信號(hào)30s沒有變化，且溫度值大于等于額定溫度值，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，繼而斷掉加熱電源，溫度傳感器繼續(xù)檢測溫度，當(dāng)溫度降低到70度時(shí)，重新加熱，以達(dá)到保溫的目的。6. 安全防護(hù)原理 1.熔斷器，在主電路上串聯(lián)一個(gè)熔斷器，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，熔斷器自動(dòng)斷開，以確保安全。2.壓力傳感器，只有當(dāng)傳感器檢測到的壓力大于或等于設(shè)定的壓力值（水壺的重量加水最低水位線的重量）時(shí)才能通電，防止熱水壺干燒。七工作流程圖 電活性聚合物顯示屏 指示燈單片機(jī)220V交流電源 壓力傳感器 溫度傳感器220V交流轉(zhuǎn)5V直流變壓器 電熱水壺 電磁繼電器6壺蓋電活性聚合物八 .結(jié)構(gòu)圖開關(guān)壺嘴溫度傳感器發(fā)熱線圈壺體溢流槽控制面板顯示屏底座壓力傳感器單片機(jī) 九總結(jié) 這次機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)中，我們組選擇了做家用電熱水壺的結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)。為了對(duì)電燒水壺有基本的了解，我們?cè)诰W(wǎng)上查找了一些熱水壺的基本資料，也搜尋了一些其他熱水壺設(shè)計(jì)的方案，在根據(jù)老師的要求，我們?cè)诂F(xiàn)有的普通家用電熱水壺的基礎(chǔ)上，更換了一些基本結(jié)構(gòu)，增添了一些功能，使熱水壺的使用更加方便，安全，可靠。例如，使用的溫度傳感器和顯示屏，使在燒水的同時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)的觀察當(dāng)前的水溫；使用了壓力傳感器，能夠在限制最低水量的同時(shí)防止燒干，減少了結(jié)構(gòu)