电水壶自动断电控制器的研究与设计

1)单稳态电路的作用是对前级输入信号进行脉冲宽度整形，保证每次触摸动作都可靠。
2)双稳态电路用来驱动晶体管Q1的开通或关闭，进而控制继电器的通断。
3)将CD4013的输入信号从湿度传感器器探头感测到的信号相隔离，主要是通过控制继电器K1的通断来实现。在继电器K1得到高电平信号后，常闭触点断开、常开触点闭合，就可将CD4013双稳态电路输出的高电平信号从放大电路后断开，即使放大电路输出的信号发生变化，也不会影响到双稳态电路的输出，这样就可使CD4013双稳态电路输出的高电平信号保持不变。
2．5 光电隔离电路及输出控制电路
1)光电隔离电路
光电隔离电路包括光耦、电阻R11、整流二极管D8、继电器和晶体管Q2，如图5所示。

利用光耦的特性，信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响。可将自动断电控制器中的直流供电电源与后面的200 V市电上分开，这样可以起到保护电水壶自动断电控制器的作用。
2)输出控制电路
输出控制电路包括输出控制继电器K2、电水壶的电热管RL和电源线。开始烧水时，输出控制继电器K2失电触点处于闭合，电水壶的电热管RL得电，电水壶开始加热；当水烧沸时，输出控制继电器K2线圈得电，线圈得电，触点由常闭变成常开状态，电水壶的电热管RL失电，电水壶停止加热。

2．6 显示面板
显示面板上有红、绿指示灯和蜂鸣器，如图6所示。

当水开始烧时，由于传感器检测到湿度的信号不足以使电路发生变化，此时为绿色指示灯亮，代表此刻自动断电控制器电源已接通，同时表示电水壶正在烧水；当绿色指示灯熄灭、红色指示灯亮时，提醒用户水烧沸了，同时蜂鸣器发声提醒。如果没有人来断开电源，本控制器会一直发出声光提醒。
2．7 电路功能及工作过程
从整个过程可以实现本控制器设计的功能，如图7所示。

在水烧沸时，随着湿敏传感器阻值变小，LM324输出电位变高，CD4013电平发生翻转，继电器K2线圈得电，常闭触点断开，电水壶从市电220 V电源上失电而断开；同时继电器K1将CD4013双稳态电路输出的高电平信号从放大电路后断开，所以CD4013双稳态电路不会再得到高电平信号而发生触发翻转，即可实现电水壶自动断电控制的功能。

3 结论
CD4013自动断电保持电路是整个控制器的核心，完成信号的输入和输出保持。另外还有两个重要的电路是湿度检测和光电隔离电路。
1)湿度检测电路完成湿度信号的采样和信号输出，并通过CD4013自动断电保持电路的处理达到控制电水壶自动断电的作用，且不再受传感器检测信号的影响。
2)光电隔离电路将自动断电控制器中所需要的直流电从220 V交流电上隔离开来，从而达到保证控制电路的安全。
该产品在当水烧沸后能实现自动断电，并进行声光报警提醒，设计结构合理、安全可靠。