家用电热水壶讲义.doc

机电一体化 课程设计 题 目 家用电热水壶 学院(部) 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化_ 学生姓名 张寒 学 号 201210111135 年 级 2012级 指导老师 喻洪平 2015年 9月15日 家用电热水壶 工艺需求分析 随着世界高速发展，越来越多的自动化产品涌入普通家庭中，这些产品自动化程度更高，功能更完善。家用电热水壶是一款比较普通的产品，现在市场上家用电热水壶只具备基本烧水功能，其烧水沸点，由当地大气压所决定，在高原地区沸腾温度较平原低，在沸腾时温度低于100度，甚至低于90度，不能有效地杀死水中细菌；所以设计一款热水壶，使能在高原地区能达到正常沸腾温度，并增加了一些安全措施，使热水壶使用更加方便，更加安全可靠。 二．设计参数 水壶内胆体积Φ15Χ（20+5）cm， 壶体体积Φ20Χ（5+25+3）cm , 壶体净重1.2kg，内胆与壶体表面有3cm的隔热层，内放置有感应器， 壶盖厚度大约3cm， 最大容量3.5L，最低水量0.3L， 烧水功率1.8千瓦，底座 41Χ27cm 。 设计功能 1.能在不同海拔均能正常使用。 2.能显示当前水温。 3.能手动调节烧开水温。 4.具有漏电短路保护装置。 5.具有溢流回收功能。 6.有防烧干装置。 7.具有保温功能。 结构原理 1.压力传感器，当壶体和水的总重量达到1.2+0.3（最低水量）kg时，才能启动电源，低于1.5kg时，则自动断电。 2.温度传感器，检测当前温度，并将信号传给单片机，检测间隔3s。 3.控制面板，包括显示器，加,减按钮，电源开关。显示器显示当前温度，并有加热，保温指示灯；加,减按钮用于调节额定温度；电源开关，打开电源，加热板开始工作；保温设定为自动，当温度传感器检测温度逐渐下降，且下降到70度时，电源重新打开，开始加热。 4.热继电器，接收单片机信号，控制电源开关。 5.(电活性聚合物） 置于壶嘴处，当温度传感器检测水温30s后任然保持不变，且温度小于设计的额定温度时，将信号传给单片机，单片机发出信号给（电活性聚合物）通小电流，使（电活性聚合物）发生形变，给壶嘴增加压力，且压力大小约等于一个标准大气压。 6.热水壶的基本结构，包括壶盖，壶体，底座，手提环；底座上设有溢流环，能将溢出的水聚集，手提环上设有按钮开关，控制壶盖开，关。 工作原理 当壶中加入水时，水和壶体的总重量大于等于压力传感器额定最小压力值，单片机将信号传给热继电器，启动加热电源，开始给水加热，温度传感器每隔3s检测一次当前水温，当水沸腾时，温度传感器检测30秒，温度没有发生变化，且当前温度值小于额定温度值时，温度传感器将信号传给单片机，单片机发出信号给热继电器，给（电容性聚合物）通入小电流，使（电容性聚合物）发生形变，给壶嘴该增加压力，压力值大约为一个大气压强，使水温能达到100摄氏度，当温度传感器检测信号30s没有变化，且温度值大于等于额定温度值，单片机发出信号，继而断掉加热电源，温度传感器继续检测温度，当温度降低到70度时，重新加热，以达到保温的目的。 安全防护原理 1.熔断器，在主电路上串联一个熔断器，当发生短路时，熔断器自动断开，以确保安全。 2.压力传感器，只有当传感器检测到的压力大于或等于设定的压力值（水壶的重量加水最低水位线的重量）时才能通电，防止热水壶干烧。 七．工作流程图 八 .结构图 九．总结 这次机电一体化课程设计中，我们组选择了做家用电热水壶的结构方面设计。为了对电烧水壶有基本的了解，我们在网上查找了一些热水壶的基本资料，也搜寻了一些其他热水壶设计的方案，在根据老师的要求，我们在现有的普通家用电热水壶的基础上，更换了一些基本结构，增添了一些功能，使热水壶的使用更加方便，安全，可靠。例如，使用的温度传感器和显示屏，使在烧水的同时，能够实时的观察当前的水温；使用了压力传感器，能够在限制最低水量的同时防止烧干，减少了结构的使用，减轻水壶总体重量......通过这次课程设计，在对以前知识的回顾的同时，更好的