CN104197525A - 一种热水瓶接水自动防溢出的电热水器装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热水瓶接水自动防溢出的电热水器装置与方法，其特征在于,包括主控单元，水位测距单元，瓶口高度感应单元，压力感应单元，开关控制阀门单元，步进电机和高度调整轨道。当有接水容器置于电热水器的操作平台之上时开始工作，瓶口高度感应单元自动感应接水容器的瓶口高度，水位测距单元实时检测接水容器内水位高度，当水位达到预设的安全距离时停止供水，从而达到防止热水溢出的功能。本发明设计结构简单，实用性强，防止浪费，保证使用者的安全。

Description

一种热水瓶接水自动防溢出的电热水器装置与方法

技术领域

本发明涉及一种接水自动防溢出的技术，尤其涉及一种基于测距技术的热水瓶接水防溢出电热水器装置与方法。

背景技术

电热水器在公众场合受到越来越广泛的使用，主要安装在学校、工厂、酒店、医院、住宿楼的休息间内。其具体的使用方法是：将电热水器水平置于地面上，接通电源、水管及其他设备。把需要接水的热水瓶放置在电热水器的平台上，手动打开水龙头开关，待热水瓶接满后手动关闭开关。现在的电热水器一般能够实现自动注水、自动加热以及烧开自动断电等功能，但是在热水瓶接水过程中，水龙头的开关仍是靠手动控制。

目前，人们在接水时判断热水瓶是否注满一般使用以下几种方法。首先，人们大多依赖于直接用眼睛观察热水瓶是否注满。这种方法简单、直接、准确，但是在夜晚或者无灯光的昏暗环境下人们用肉眼识别比较困难。热水瓶瓶口散发出的水蒸气可能会影响视线，并且较烫，还可能会伤害到观察者的眼睛及其他肌肤。另一种方法是依靠听声音来判断瓶内水位高低，随着热水瓶内水位的逐渐升高，其注水的声音也由钝到尖，这种方法在昏暗的环境下也可以使用，但是其准确度较前者低，并且在声音嘈杂的环境中很难判别水位，很容易使判断产生些微偏差导致开水溢出热水瓶，造成水资源浪费甚至烫伤使用者。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种热水瓶接水自动防溢出的电热水器装置与方法，能够实时检测热水瓶等接水容器内水位高度，并自动感应接水容器的瓶口高度，当水位达到预设的安全距离时停止接水，从而达到防止热水溢出的功能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

    一种热水瓶接水防溢出的电热水器装置，包括主控单元，水位测距单元，瓶口高度感应单元，压力感应单元，开关控制阀门单元和高度调整轨道，所述水位测距单元安装在电热水器的出水口，所述瓶口高度感应单元安装在高度调整轨道上，所述高度调整轨道安装在电热水器操作的正面，正对接水容器放置位置，所述压力感应单元安装在接水容器放置的电热水器操作平台的正下方，所述开关控制阀门单元安装在电热水器启闭阀门的位置。

所述的主控单元，分别与水位测距单元，瓶口高度感应单元，压力感应单元，开关控制阀门单元和步进电机相连接并能够进行相互通信，能够记录并处理各个单元发行过来的信号和数据，并控制各个单元工作。

所述水位测距单元，包括驱动电路和测距传感器，测距传感器优选采用超声波测距传感器，用于测量接水容器内水位的高度。

所述瓶口高度感应单元，包括驱动电路和测距传感器，测距传感器优选采用超声波测距传感器。其中，瓶口高度感应单元的测距传感器置于高度调整轨道上，由主控单元控制步进电机带动，进而实现上下移动的目的，其用于感知接水容器的瓶口，利用检测信号的变化（检测距离值的变化）来判断当前高度是否有接水容器出现，进而得出瓶口的高度。

所述压力感应单元主要感知是否有接水容器置于电热水器的操作平台之上，当压力大于预设值即认为有热水瓶放置，向主控单元发送信号。

所述开关控制阀门单元，包括开关控制电路和水龙头阀门，用于控制水龙头的开启和闭合。

装置还包括步进电机，所述瓶口高度感应单元的测距传感器置于高度调整轨道上，由主控单元控制步进电机带动其上下移动。步进电机则是利用传动装置带动高度调整轨道之上的瓶口高度感应单元，以供后者检测瓶口高度。高度调整轨道垂直部署于电热水器工作台之上，约束瓶口高度感应单元的移动方向。

一种热水瓶接水自动防溢出的方法,利用上述的电热水器装置，包括如下步骤：      

假设，电热水器上的水位测距单元与瓶口高度感应单元在工作初始时，距离为x， 

步骤1、置于电热水器工作平台的压力感应单元周期性的检测是否有物体置于工作平台之上；

步骤2、若当前未检测到有物体置于工作平台之上，执行步骤1，否则执行步骤3；

步骤3、压力感应单元通知主控单元，有接水容器就位；

步骤4、主控单元控制步进电机带动瓶口高度感应单元从其初始位置沿高度调整轨道垂直向下移动，并通过瓶口高度感应单元的测距传感器来判断是否有近距离障碍物出现；

步骤5、若在步骤4中检测到有近距离障碍物，则表示检测到了接水容器的瓶口，由主控单元记录下瓶口高度感应单元的移动距离n；否则继续执行步骤5，保持瓶口高度感应单元的继续下移；

步骤6、主控单元控制步进电机带动瓶口高度感应单元返回其原初始位置，同时控制开关控制阀门单元，打开热水器的龙头阀门进行放水；

步骤7、水位测距单元利用其测距传感器实时检测水面与龙头之间的距离m，并传递给主控单元，由后者计算出m-n-x的数值，也即当前接水容器内水位距离到接水容器瓶口的距离。若m-n-x的值大于预设的安全距离时，则继续放水，重复执行步骤7；否则表示当前接水容器内水位接进瓶口，执行步骤8；

步骤8、主控单元控制开关控制阀门单元关闭电热水器龙头，停止供水；

步骤9、压力感应单元通过压力传感器检测接水容器是否被取走，若未被取走，则继续重复执行步骤9；否则，执行步骤1，开始新一轮接水容器接水处理，等待新的接水容器置于热水器工作台面之上。

上述步骤3中压力感应单元预先设定初值，当有重量大于初值的物体置于其上时，压力感应单元向主控单元发送信号。

上述步骤7中，预先设定安全距离，当实际距离m-n-x达到安全距离时，停止供水。

本发明的有益效果是：安全有效，自动监测热水瓶内水位高度，当达到安全距离后自动关闭水龙头的阀门，有效防止热水溢出，造成浪费甚至烫伤使用者。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下为本发明较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

下面结合附图对本发明的技术实施过程做进一步说明。

附图说明

图1为本发明一种热水瓶接水自动防溢出的电热水器装置结构框图；

图2为本发明一种热水瓶接水自动防溢出的电热水器装置的侧视结构示意图。

图3为本发明一种热水瓶接水自动防溢出的电热水器装置的俯视结构示意图。

图4为本发明一种热水瓶接水自动防溢出的电热水器装置的程序流程图；

附图的标记含义如下：201、主控单元  202、水位测距单元  203、瓶口高度感应单元  204、压力感应单元  205、开关控制阀门单元  206、步进电机  207、高度调整轨道  208、热水瓶瓶口  209、热水瓶瓶底  308、热水瓶瓶口  309、热水瓶瓶底。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1、2所示，一种热水瓶接水防溢出的电热水器装置，包括主控单元201，水位测距单元202，瓶口高度感应单元203，压力感应单元204，开关控制阀门单元205和高度调整轨道207，水位测距单元202安装在电热水器的出水口，瓶口高度感应单元203安装在高度调整轨道207上，高度调整轨道207安装在电热水器操作的正面，正对接水容器放置位置，压力感应单元204安装在接水容器放置的电热水器操作平台的正下方，开关控制阀门单元205安装在电热水器启闭阀门的位置。

装置还包括步进电机206，瓶口高度感应单元203的测距传感器置于高度调整轨道207上，由主控单元201控制步进电机206带动其上下移动。

实施例：

如图2所示，预设压力传感器204周期性的检测是否有物体置于工作平台之上，设定初值为200克。检测到大于200克的物体时，即认为已经放置热水瓶，将信号发送给主控单元201。

如图2所示，瓶口高度感应单元203应该略低于水龙头底部，目的是防止其认为水龙头就是热水瓶瓶口208；如图3所示，瓶口高度感应单元203所在直线应与水龙头所在直线保持一定距离，目的是防止水流对其造成误判。所述瓶口高度感应单元203优选采用超声波测距传感器。步进电机206带动超声波测距传感器沿着垂直高度调整轨道207下移，当检测到物体并且满足距离在8cm~12cm的条件时，则判断检测到热水瓶瓶口208，记录下移距离n后并发送给主控单元201，之后沿着高度调整轨道轨道207返回起点。

如图2所示，电热水器上的水位测距单元202与瓶口高度感应单元203在工作初始时，距离为x，所述水位测距单元202优选采用超声波测距传感器。当向热水瓶内注水时，超声波在瓶底和水面都会发生反射，但是由于水位不断上升，所以只记录不断变化的水面高度m即可。主控单元201预设安全距离，接受到数据后计算实际距离m-n-x，当实际距离达到安全距离时，主控单元201控制开关控制阀门单元205关闭。

将热水瓶放置在一种热水瓶接水自动防溢出的电热水器的操作平台上时，上述装置的工作方法，如图4所示：

S401：置于电热水器工作平台的压力感应单元204周期性的检测是否有热水瓶置于工作平台之上； 

S402：当检测到的压力大于预设初值200克时，即已经放置热水瓶，执行下一步S403；否则，返回步骤S401；

S403：压力感应单元204向主控模块201发送信号，通知其热水瓶已经就位。

S404：主控单元201控制步进电机206带动瓶口高度感应单元203沿着高度调整轨道207垂直下移，并记录瓶口高度感应单元的移动距离n； 

S405：瓶口高度感应单元203检测有无瓶口，若检测到瓶口执行下一步S406，若检测不到返回步骤S404；

S406：瓶口高度感应单元203沿原路返回至起点，并将下移距离n发送给主控单元201；

S407：主控单元201控制开关控制阀门单元205打开水龙头阀门并保持放水状态；

S408：水位测距单元202实时监测水位高度m，并将数据发送给主控单元201；

S409：主控单元201计算出水位到瓶口距离m-n-x，如果达到安全距离执行下一步S410，如果没达到返回步骤S407；

S410：主控单元201控制开关控制阀门单元205关闭水龙头停止放水；

    S411：压力感应单元204周期性的检测热水瓶是否被取走；

S412：若压力感应单元204检测到热水瓶被取走，则返回步骤S401，进入一个新的周期；若没有被取走，则返回步骤S411；

    上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1. 一种热水瓶接水自动防溢出的电热水器装置，其特征在于，包括主控单元，水位测距单元，瓶口高度感应单元，压力感应单元，开关控制阀门单元，高度调整轨道；所述水位测距单元安装在电热水器的出水口，所述瓶口高度感应单元安装在高度调整轨道上，所述高度调整轨道安装在电热水器操作的正面，正对接水容器放置位置，所述压力感应单元安装在接水容器放置的电热水器操作平台的正下方，所述开关控制阀门单元安装在电热水器启闭阀门的位置；所述的主控单元，分别与水位测距单元，瓶口高度感应单元，压力感应单元，开关控制阀门单元和步进电机相连接并能够进行相互通信。

2.根据权利要求1所述的一种热水瓶接水自动防溢出的电热水器装置，其特征在于，所述装置还包括步进电机，所述瓶口高度感应单元的测距传感器置于高度调整轨道上，由主控单元控制步进电机带动其上下移动。

3. 一种热水瓶接水自动防溢出的方法,其特征在于，利用权利要求1-2所述的电热水器装置，包括如下步骤：

假设，电热水器上的水位测距单元与瓶口高度感应单元在工作初始时，距离为x

步骤1、置于电热水器工作平台的压力感应单元周期性的检测是否有物体置于工作平台之上；

步骤2、若当前未检测到有物体置于工作平台之上，执行步骤1，否则执行步骤3；

步骤3、压力感应单元通知主控单元，有接水容器就位；

步骤4、主控单元控制步进电机带动瓶口高度感应单元从其初始位置沿高度调整轨道垂直向下移动，并通过瓶口高度感应单元的测距传感器来判断是否有近距离障碍物出现；

步骤5、若在步骤4中检测到有近距离障碍物，则表示检测到了接水容器的瓶口，由主控单元记录下瓶口高度感应单元的移动距离n；否则继续执行步骤5，保持瓶口高度感应单元的继续下移；

步骤6、主控单元控制步进电机带动瓶口高度感应单元返回其原初始位置，同时控制开关控制阀门单元，打开热水器的龙头阀门进行放水；

步骤7、水位测距单元利用其测距传感器实时检测水面与龙头之间的距离m，并传递给主控单元，由后者计算出m-n-x的数值，也即当前接水容器内水位距离到接水容器瓶口的距离，若m-n-x的值大于预设的安全距离时，则继续放水，重复执行步骤7；否则表示当前接水容器内水位接进瓶口，执行步骤8；

步骤8、主控单元控制开关控制阀门单元关闭电热水器龙头，停止供水；

步骤9、压力感应单元通过压力传感器检测接水容器是否被取走，若未被取走，则继续重复执行步骤9；否则，执行步骤1，开始新一轮接水容器接水处理，等待新的接水容器置于热水器工作台面之上。

4.根据权利要求3所述的一种热水瓶接水自动防溢出的方法,其特征在于，所述步骤3中压力感应单元预先设定初值，当有重量大于初值的物体置于其上时，压力感应单元向主控单元发送信号。

5. 根据权利要求3所述的一种热水瓶接水自动防溢出的方法，其特征在于，所述步骤7中，预先设定安全距离，当实际距离m-n-x达到安全距离时，停止供水。