燃气热水器智能水温控制的EDA实现

为使各个火排的使用寿命均衡，采用动态方式控制各燃烧段的工作状态：若本次工作燃烧段的优先顺序为a、b、c，下次便自动转换为b、c、a，依次类推。这样就可避免一部分燃烧器片大部分时间处于工作状态，而另一部分只有在较大热负荷的燃烧状态时才用得上的情况，这会因工作时间差别较大而造成燃烧器片工作寿命相差很大，从而影响热水器整体的使用寿命。

3.2 燃气阀及风机调节模块

使用中有多种因素会引起水温的波动，如水压、气压的变化，用户人为改变水流量等。为尽可能减小热水器出水温度的波动幅度，采取温度反馈控制方式，即控制器将检测的出水温度与设定温度进行比较，利用其差别调整燃气流量：若出水温度大于设定温度，则减小燃气比例阀的开度，反之就增加燃气供应量。这种一般的反馈控温需等水温发生变化后才能产生调控信号，显然具有一定的滞后性，适用于水温波动不大的情况。鉴于多数情况下水流量的变化会引起较大的出水温度波动，上述控制方式会使得水温稳定时间加长。为使水流量发生变化时水温变化及温度稳定时间尽可能小，增加一个控制燃气供应量的因素DD水流量的变化：在出水温度变化之前先由水流量的变化信号同步控制燃气的供应量，再结合温度反馈控制，可得到有效的恒温效果。

燃气热水器的一个重要性能指标是热效率，新的《家用燃气快速热水器能效限定值及能效等级》又提高了燃气热水器的能效标准。燃烧的稳定性是影响热水器热效率的主要因素之一。保障燃烧稳定进行的措施是尽量使燃气与助燃空气充分均匀地混合，这就要求风机转速与燃气的调节同步进行：任何时候调节燃气阀开度时，均同时改变风机转速，如图3所示。

图3 燃气阀及风机控制仿真波形图

3.3 保护输出模块

在洗浴出水温度过高或到达燃烧定时时间时自动关闭燃气阀及风机，以避免洗浴过程中意外事故的发生。尽管燃气热水器已采取了防干烧、防燃气泄漏等保护措施，为安全起见本设计又增加了防烫伤功能：除了特殊需要高温热水以外，洗浴用水水温设置为55℃以内，若出现出水温度过高的情况，保护输出将自动关闭燃气总阀，并在一定延时后关闭风机。另外热水器一次工作超过设定时间，系统也会做相同的保护措施。此模块的仿真波形如图4所示。

图4 保护输出模块仿真波形图

图中chsh和cswg分别为定时超时和出水温度过高（如设为大于60℃）的信号节点，由各自相关电路产生，高电平为有效信号；bh则为高电平有效的保护输出信号。有效输出信号被时钟锁定，直至热水器停止工作。

4 结语

该设计采用了用于电子产品设计中比较先进的EDA技术，该技术具有设计灵活、修改快捷、调试方便、研制周期短等优点[3]，且设计出的电子产品具有高可靠性和较高的性能价格比，极具市场竞争力。如本设计中参数的改变、增多、调整等均可以不需要硬件电路的支持而方便地直接从VHDL代码描述中进行修改。本设计实现的智能型燃气热水器恒温控制器，可以实现快速加热，迅速稳定，准确恒温的恒温效果。该控制器的应用将提高燃气热水器的市场竞争能力，为人们提供舒适的洗浴条件，让使用燃气热水器成为一种享受，从而提高人们的生活质量。