CN100383469C - 一种电加热器具的电子精确调控水温的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电加热器具的电子精确调控水温的方法，它是采用了将热敏电阻直接浸入水中感受水的温度，并将热敏电阻随环境温度变化而发生阻值变化的数据输出给计算机数据处理单元，通过模拟标定的方式获得单位时间内水温增加值为变量的余热温升度数大小变化的函数表达关系，并进一步利用上述函数表达关系以及计算机数据处理单元对热敏电阻阻值的时时监控，在水温将要达到设定的水温时，通过电路装置切断电热盘的电源，从而达到调温的目的。由于将电热盘断电后余热使水温升高的因数考虑在内，这就排除了因电热盘断电后余热使水温升高所带来的温度偏差，从而实现了电子精确调控水温。

Description

一种电加热器具的电子精确调控水温的方法

技术领域

本发明涉及一种水温的调控方法，特别是涉及一种电加热器具的电子精确调控水温的方法。

背景技术

电加热器具是一种日常生活中常见的电器产品，电加热器具通常包括有储水的容器、实现对水进行加热的电热元件和用于自动切断电热元件工作的执行装置，电加热器具在接通电源的状态下，其内置的电热元件通电工作从而发出热量，通过电热元件释放热量对容器内的水进行加热，使水温升至所需的温度，并利用执行装置在达到所需温度时切断电源而保证电加热器具的使用安全性；这类产品常见的有电茶壶、电热饮水机、电烧开水壶等等。

传统的电加热器具没有调温功能，而实际上我们在使用过程中对某些产品也确实并不一定需要它具有调温功能，如用于烧开水的电烧开水壶，在使用它时，只需用它将水加热至沸腾即可，这样，这类的产品就可以采用机械式开关感受蒸汽温度，在水达到沸腾时，切断电源；然而，生活是多姿多彩的，我们在有些使用场合下不需要电加热器具具有调温功能，但是在另外一些使用场合下却是需要电加热器具具有调温功能的，比如说泡茶，各种不同的茶叶其所需冲泡水的温度就可能各不相同，这样我们就需要通过调节水温来获得不同温度的水用以冲泡不同的茶叶，以达到最好的效果，不仅如此，再比如冲泡饮料或是给婴儿配制食品或是服药等都可能产生出需要不同的水温。现有的水温调节方法通常是采用机械式温控器感受电加热元件的温度，当温度达到所设定的值时，切断电源使电加热元件停止工作，从而获得所设定温度的水，但是，这种调温方法，一是由于对电热元件温度的感应为间接控制，致使调温精度低；二是电热元件在断电后，仍有余热，致使水温还会升高若干度，从而偏离了我们所设定的温度值；因此影响了对电加热器具的使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种电加热器具的电子精确调控水温的方法，它是利用水量对温升的影响，通过对水量的精确判断并根据不同的水量变化斜率来达到精确控制水温的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电加热器具的电子精确调控水温的方法，包括标定和自动控温两个过程：

在标定过程，它包括如下步骤：

a.将热敏电阻直接浸入具有一定水量的水中感受水的温度；

b.将电热盘通电对容器内的水进行加热；

c.水受热后，水中的温度不断地由热敏电阻感应成阻值的大小输出给计算机数据处理单元，由计算机数据处理单元处理成与已知水量相对应的单位时间内水温增加值的数据；

d.在选定的温度下关断电热盘的电源，水中的温度继续不断地由热敏电阻感应成阻值的大小输出给计算机数据处理单元，由计算机数据处理单元处理成与已知水量相对应的余热温升度数的数据；

e.改变水量的大小，重复步骤b、c，得到各水量不同的已知大小所对应的单位时间内水温增加值的数据；获得以单位时间内水温增加值为变量的水量大小的函数表达关系；

f.改变水量的大小，重复步骤d，得到各水量不同的已知大小所对应的余热温升度数的数据；获得以余热温升度数为参量的水量大小变化的函数表达关系；并进一步由计算机数据处理单元处理成以单位时间内水温增加值为变量的余热温升度数大小变化的函数表达关系；

在自动控温过程，它包括如下步骤：

g.将热敏电阻直接浸于水中感受水的温度；并将电热盘通电对容器内的水进行加热；

h.向计算机数据处理单元输入所需设定的水温数值，由计算机数据处理单元处理成设定水温的数值；

i.水受热后，水中的温度不断地由热敏电阻感应成阻值的大小输出给计算机数据处理单元，由计算机数据处理单元处理成即时温度的数据和单位时间内水温增加值的数据；并进一步由计算机数据处理单元根椐上述的单位时间内水温增加值的数据以及前述的单位时间内水温增加值与余热温升度数大小变化的函数表达关系计算处理成余热温升度数的数值；

j.上述余热温升度数的数值再进一步由计算机数据处理单元结合步骤h所获得的设定水温的数值计算处理成切断电热盘工作电源的实际温度的数值；

k.计算机数据处理单元不断地比较即时温度的数据与实际温度的数值，在两数相一致时，计算机控制单元输出控制指令，通过电热盘驱动电路切断电热盘工作电源。

为实现上述方法，本发明采用了一主机电路、一按键电路、一热敏电阻、一大功率驱动电路及电源电路来构成实现上述方法的装置，热敏电阻和按键电路的输出接至主机电路，主机电路的输出接至大功率驱动电路的输入，大功率驱动电路的输出接至电热盘；在标定过程中，热敏电路不断地将所感应的温度值以阻值的大小输出给主机电路的数据处理单元，由主机电路的数据处理单元获得与已知水量相对应的单位时间内水温增加值的数据，并且在关断电热盘电源的配合下，获取与已知水量相对应的余热温升度数的数据，而后，通过改变水量的大小，进一步获取不同大小的已知水量下，单位时间内水温增加值的不同数据和余热温升度数的不同数据，从而获得了以单位时间内水温增加值为变量的余热温升度数大小变化的函数表达关系；在自动控温过程，通过按键电路向主机电路的数据处理单元输入所需设定的水温数值，由主机电路的数据处理单元处理成设定水温的数值，而后利用热敏电阻对水中温度变化的感应，以阻值的大小输出给主机电路的数据处理单元，由主机电路的数据处理单元处理成即时温度的数据和单位时间内水温增加值的数据，主机电路的数据处理单元根椐标定过程所获得的单位时间内水温增加值与余热温升度数大小变化的函数表达关系从而获得余热温升度数的数值，主机电路的数据处理单元将设定水温的数值减去余热温升度数的数值得到实际温度的数值，主机电路的数据处理单元不断地比较即时温度的数据与实际温度的数值，在两数相一致时，主机电路的控制单元输出控制指令，通过电热盘驱动电路切断电热盘工作电源，实现了电子精确调控水温。

本发明的有益效果是，由于采用了将热敏电阻直接浸入水中感受水的温度，根椐热敏电阻会随环境温度变化而发生阻值变化的原理，利用主机电路对热敏电阻阻值的时时监控，在水温将要达到设定的水温时，通过主机电路控制切断电热盘的电源，从而达到调温的目的，由于电热盘在断电后，仍然有余热，水还会持续升高若度的温度，这对于水量较少的情况尤为明显，通过在标定过程，主机对一定时间内的水温差值进行计算，获得与已知水量相对应的单位时间内水温增加值的数据，通过试验并进一步获取与已知水量相对应的余热温升度数的数据，从而获得了以单位时间内水温增加值为变量的余热温升度数大小变化的函数表达关系，将设定水温的数值减去余热温升度数后，就可以得到提前切断电热盘电源的实际温度数值，当热敏电阻感应的温度达到实际温度数值时，主机电路会发出控制信号利用电热盘驱动电路去切断电热盘电源，电热盘断电后，其余热仍然会使水温升高若干度，而这个升高的度数刚好就是余热温升度数，也就是刚好达到了设定温度，为此，实现了电子自动精确调温的目的，也就是说，水的温度与所设定的温度完全一致实现了精确调温。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种电加热器具的电子精确调控水温的方法不局限于实施例。

图1是实现本发明的装置的原理框图；

图2是实现本发明的装置的电路图；

图3是本发明标定过程的单位时间水温变化值与水量的函数关系图。

具体实施方式

本发明的一种电加热器具的电子精确调控水温的方法，包括标定和自动控温两个过程：

在标定过程，它包括如下步骤：

a.将热敏电阻直接浸入具有一定水量的水中感受水的温度；

b.将电热盘通电对容器内的水进行加热；

c.水受热后，水中的温度不断地由热敏电阻感应成阻值的大小输出给计算机数据处理单元，由计算机数据处理单元处理成与已知水量相对应的单位时间内水温增加值的数据；

d.在选定的温度下关断电热盘的电源，水中的温度继续不断地由热敏电阻感应成阻值的大小输出给计算机数据处理单元，由计算机数据处理单元处理成与已知水量相对应的余热温升度数的数据；

e.改变水量的大小，重复步骤b、c，得到各水量不同的已知大小所对应的单位时间内水温增加值的数据；获得以单位时间内水温增加值为变量的水量大小的函数表达关系；

f.改变水量的大小，重复步骤d，得到各水量不同的已知大小所对应的余热温升度数的数据；获得以余热温升度数为参量的水量大小变化的函数表达关系；并进一步由计算机数据处理单元处理成以单位时间内水温增加值为变量的余热温升度数大小变化的函数表达关系；

在自动控温过程，它包括如下步骤：

g.将热敏电阻直接浸于水中感受水的温度；并将电热盘通电对容器内的水进行加热；

h.向计算机数据处理单元输入所需设定的水温数值，由计算机数据处理单元处理成设定水温的数值；

i.水受热后，水中的温度不断地由热敏电阻感应成阻值的大小输出给计算机数据处理单元，由计算机数据处理单元处理成即时温度的数据和单位时间内水温增加值的数据；并进一步由计算机数据处理单元根椐上述的单位时间内水温增加值的数据以及前述的单位时间内水温增加值与余热温升度数大小变化的函数表达关系计算处理成余热温升度数的数值；

j.上述余热温升度数的数值再进一步由计算机数据处理单元结合步骤h所获得的设定水温的数值计算处理成切断电热盘工作电源的实际温度的数值；

k.计算机数据处理单元不断地比较即时温度的数据与实际温度的数值，在两数相一致时，计算机控制单元输出控制指令，通过电热盘驱动电路切断电热盘工作电源。

下面结合图1、图2的本发明实现装置具体说明上述方法的实现过程，在图1中，本发明的实现装置包括主机电路1、温度检测部分2、辅助部分3和电源部分4，其中温度检测部分2包括热敏电阻21、大功率驱动电路22和电热盘23；辅助部分3包括按键电路31、驱动电路32、显示电路33和声音电路34；电源部分包括交流电源41、交流电源变压整流42、直流电路43、直流电源一级降压44和直流电源二级降压45；热敏电阻21、按键电路31的输出分别接至主机电路1的输入；主机电路1的输出分别接至驱动电路32、声音电路34、大功率驱动电路22的输入；驱动电路32的输出接至显示电路33的输入；大功率驱动电路22的输出接至电热盘23；电源部分的作用在于为电路提供电源信号，交流电源41的输出分别接至交流电源变压整流42、电热盘23；交流电源变压整流42的输出接至直流电路43的输入；直流电路43的输出接至直流电源一级降压44的输入；直流电源一级降压44的输出分别接至直流电源二级降压45、大功率驱动电路22；直流电源二级降压45的输出接至主机电路1；主机电路1由芯片U1及周边元器件构成；按键电路31由按键“START/STOP”、按键“DOWN”、按键“UP”及电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14构成；大功率驱动电路22由继电器J1、二极管D5、三极管Q1、电阻R5构成。

在标定过程，进行如下步骤：

a.将热敏电阻21直接浸入具有一定水量的水中感受水的温度，此时的水量为我们所已知的水量；

b.将电热盘23通电对容器内的水进行加热；

c.水受热后，水中的温度不断地由热敏电阻21感应成阻值的大小输出给以主机电路1的数据处理单元，由主机电路1处理成与已知水量相对应的单位时间内水温增加值的数据；

d.在选定的温度下关断电热盘23的电源，水中的温度继续不断地由热敏电阻21感应成阻值的大小输出给以主机电路1的数据处理单元，由主机电路1处理成与已知水量相对应的余热温升度数的数据；

e.改变水量的大小，重复步骤b、c，得到各水量不同的已知大小所对应的单位时间内水温增加值的数据，图3即给出了不同水量所对应的单位时间内水温增加值的函数关系图，或者说我们得到了如下的关系式：

以水量为X，单位时间内水温增加值为A，则有式子；

当X为0.5～0.7时 A＝-1.35X+1.585

当X为0.7～1.1时 A＝-0.55X+1.025

当X为1.1～1.5时 A＝-0.225X+0.6675

当X为1.5～2.时 A＝-0.14X+0.52

从上述关系式或函数关系图中可以看出水量越多则水温变化的斜率越小，水量越少则水温变化的斜率越大；由上述关系式或函数关系图同样可以获得以单位时间内水温增加值为变量时水量大小的函数表达关系；

f.改变水量的大小，重复步骤d，可以得到各水量不同时，所对应的余热温升度数的不同数据；也就是说得到了以水量为变量时对应余热温升度数大小变化的函数表达关系；将上述单位时间内水温增加值为变量时水量大小的函数表达关系代入以水量为变量时对应余热温升度数大小变化的函数表达关系就可以得到以单位时间内水温增加值为变量的余热温升度数大小变化的函数表达关系，当然这个过程是由主机电路1的数据处理单元处理完成的；得到以单位时间内水温增加值为变量的余热温升度数大小变化的函数表达关系后就可以实现自动控温；

在自动控温过程，进行如下步骤：

g.将热敏电阻21直接浸于水中感受水的温度；并将电热盘23通电对容器内的水进行加热；

h.通过按键电路31向主机电路的数据处理单元输入所需设定的水温数值如85度，主机电路1数据处理单元将其处理成设定水温的数值；

i.水受热后，水中的温度不断地由热敏电阻21感应成阻值的大小输出给以主机电路1的数据处理单元，由主机电路1数据处理单元处理成即时温度的数据和单位时间内水温增加值的数据，得到单位时间内水温增加值的数据后，实际上就可以根椐单位时间内水温增加值为变量时水量大小的函数表达关系自动判断出水量的多少；而后进一步由主机电路1的数据处理单元根椐单位时间内水温增加值的数据以及单位时间内水温增加值与余热温升度数大小变化的函数表达关系计算得到余热温升度数的数值如2.5度；

j.这样取得的余热温升度数的数据2.5度就可以由主机电路1的数据处理单元结合设定水温的数据85度计算得到切断电热盘工作电源的实际温度的数据82.5度，即85度减去2.5度；

k.主机电路1的数据处理单元不断地比较即时温度的数据与实际温度的数值，在两数相一致时，主机电路1控制单元输出控制指令，通过电热盘驱动电路22切断电热盘23工作电源。

这样，电路装置在热敏电阻21感应到82.5度的水温时，即自动切断电热盘23的电源，利用电热盘23断电后的余热可以实现升温2.5度，达到了精确实现水温为85度的目的。

Claims (1)

1.一种电加热器具的电子精确调控水温的方法，其特征在于：它包括标定和自动控温两个过程：

在标定过程，它包括如下步骤：

a.将热敏电阻直接浸入具有一定水量的水中感受水的温度；

b.将电热盘通电对容器内的水进行加热；

c.水受热后，水中的温度不断地由热敏电阻感应成阻值的大小输出给计算机数据处理单元，由计算机数据处理单元处理成与已知水量相对应的单位时间内水温增加值的数据；

d.在选定的温度下关断电热盘的电源，水中的温度继续不断地由热敏电阻感应成阻值的大小输出给计算机数据处理单元，由计算机数据处理单元处理成与已知水量相对应的余热温升度数的数据；

e.改变水量的大小，重复步骤b、c，得到各水量不同的已知大小所对应的单位时间内水温增加值的数据；获得以单位时间内水温增加值为变量的水量大小的函数表达关系；

f.改变水量的大小，重复步骤d，得到各水量不同的已知大小所对应的余热温升度数的数据；获得以余热温升度数为参量的水量大小变化的函数表达关系；并进一步由计算机数据处理单元处理成以单位时间内水温增加值为变量的余热温升度数大小变化的函数表达关系；

在自动控温过程，它包括如下步骤：

g.将热敏电阻直接浸于水中感受水的温度；并将电热盘通电对容器内的水进行加热；

h.向计算机数据处理单元输入所需设定的水温数值，由计算机数据处理单元处理成设定水温的数据；

i.水受热后，水中的温度不断地由热敏电阻感应成阻值的大小输出给计算机数据处理单元，由计算机数据处理单元处理成即时温度的数据和单位时间内水温增加值的数据；并进一步由计算机数据处理单元根椐上述的单位时间内水温增加值的数据以及前述的单位时间内水温增加值与余热温升度数大小变化的函数表达关系计算处理成余热温升度数的数值；

j.上述余热温升度数的数值再进一步由计算机数据处理单元结合步骤h所获得的设定水温的数值处理成切断电热盘工作电源的实际温度的数值；

k.计算机数据处理单元不断地比较即时温度的数据与实际温度的数值，在两数相一致时，计算机控制单元输出控制指令，通过电热盘驱动电路切断电热盘工作电源。

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