CN104490280A - 一种电水壶的智能控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电水壶的智能控制装置及控制方法，该控制装置包括MCU、温度信号采集电路、A/D转换电路、按键电路、加热控制模块、显示电路、报警模块以及用于通过移动互联网与智能手机连接的无线通信模块，MCU分别与加热控制模块及无线通信模块连接；按键电路的输出端与MCU的第一输入端连接，温度信号采集电路的输出端通过A/D转换电路与MCU的第二输入端连接，MCU的第一输出端与报警模块连接，MCU的第二输出端与显示电路连接。本发明可通过智能手机遥控控制电水壶的工作，不需要触点开关带负荷频繁的分断操作，保证电水壶的可靠性，延长了电水壶的使用寿命，且结构简单，生产成本低，可广泛应用于电水壶的控制领域中。

Description

一种电水壶的智能控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及电水壶的控制领域，特别是涉及一种电水壶的智能控制装置及控制方法。

背景技术

电水壶是一种家用烧水器具，具有使用方便、烧水快捷等功能，在人们的日常生活中得到了广泛应用。现有技术中，电水壶的控制大多限于本地控制，采用常规的开/关控制或双金属片温度控制器来控制，属于采用无源触点带负荷频繁的分断负载的控制方式，这种控制方式会对电水壶的使用寿命造成较大影响，导致电水壶的可靠性大打折扣，而且控制手段简单、功能单一，无法做到远离电水壶烧水现场实现远程遥控。另外，虽然随着物联网的发展，家用电器也趋向智能化发展，但是电水壶属于对成本非常敏感的小家电，目前技术中的嵌入式ARM架构下的智能控制方案的成本普遍比较高，不适合在电水壶中推广应用。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种电水壶的智能控制装置，本发明的另一目的是提供一种电水壶的智能控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电水壶的智能控制装置，包括MCU、温度信号采集电路、A/D转换电路、按键电路、加热控制模块、显示电路、报警模块以及用于通过移动互联网与智能手机连接的无线通信模块，所述MCU分别与加热控制模块及无线通信模块连接；所述按键电路的输出端与MCU的第一输入端连接，所述温度信号采集电路的输出端通过A/D转换电路与MCU的第二输入端连接，所述MCU的第一输出端与报警模块连接，所述MCU的第二输出端与显示电路连接；

所述温度信号采集电路安装在电水壶的壶体内，所述MCU用于接收智能手机的控制信号后根据该控制信号对电水壶进行控制，同时根据温度信号采集电路采集的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态后将获得的工作状态发送到智能手机。

进一步，所述加热控制模块包括PWM电路、移相电路、功率开关控制继电器、负载分断控制电路、可控硅功率调节单元、干烧保护开关、加热负载以及用于采集电水壶的壶体与底座之间的连接状态的状态采集电路，所述功率开关继电器的第一连接端与三相电路的L相连接，第二连接端依次通过可控硅功率调节单元、干烧保护开关及加热负载后与三相电路的N相连接，所述可控硅功率调节单元还依次通过移相电路及PWM电路后与MCU连接，所述功率开关控制继电器的第三连接端通过负载分断控制电路与MCU连接。

进一步，所述加热负载包括发热电阻丝或发热盘，所述干烧保护开关包括防干烧温敏开关或温控开关。

进一步，所述智能手机包括控制单元、输入模块、显示模块及无线收发模块，所述控制单元通过无线收发模块与无线通信模块无线连接，所述输入模块的输出端与控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与显示模块的输入端连接。

进一步，所述根据温度信号采集电路采集的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态，其具体为：

根据温度信号采集电路采集的实时温度信号计算获得温度变化率后计算获得温度变化率的导数，然后根据下式，结合温度变化率的值及其导数，获得电水壶的工作状态：

上式中，dT表示温度变化率，dT'表示温度变化率的导数，α₀表示电水壶内的水量小于最小加热水量时的温度变化率阈值，α_警表示电水壶内的水量小于告警水量时的温度变化率阈值，α₀和α_警的公式为：

其中，P表示电水壶的加热电功率，m_min表示电水壶内的最小加热水量，m_警表示电水壶内的告警水量。

本发明为解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

一种电水壶的智能控制方法，包括：

MCU实时判断是否接收到智能手机的控制信号，若是，则根据接收到的控制信号对电水壶进行控制；

采用温度信号采集电路采集电水壶内水的实时温度信号并发送到MCU，MCU根据接收的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态后将获得的工作状态发送到智能手机；

智能手机接收电水壶的工作状态后进行实时显示，同时实时判断是否接收到用户输入的控制指令，若是，则将控制指令生成对应的控制信号后发送到MCU。

进一步，所述根据接收的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态的步骤，包括：

S01、根据接收的实时温度信号计算获得温度变化率，进而计算获得温度变化率的导数；

S02、根据下式，结合温度变化率的值及其导数，获得电水壶的工作状态：

上式中，dT表示温度变化率，dT'表示温度变化率的导数，α₀表示电水壶内的水量小于最小加热水量时的温度变化率阈值，α_警表示电水壶内的水量小于告警水量时的温度变化率阈值，α₀和α_警的公式为：

其中，P表示电水壶的加热电功率，m_min表示电水壶内的最小加热水量，m_警表示电水壶内的告警水量。

进一步，还包括以下步骤：

采用状态采集电路采集电水壶的实时的连接状态并发送到MCU，MCU接收连接状态后进行判断，若判断电水壶的壶体与底座之间为分离状态，则发送壶座分离提示信息到智能手机，并停止执行所有步骤，反之，若判断水壶的壶体与底座之间为接触状态，则继续执行其它步骤。

进一步，所述MCU实时判断是否接收到智能手机的控制信号，若是，则根据接收到的控制信号对电水壶进行控制的步骤，包括：

S11、MCU实时判断是否接收到智能手机的控制信号，若是，则判断该控制信号是否为终止烧水信号，若是则控制电水壶停止加热并结束；反之，继续执行步骤S12；

S12、MCU对控制信号进行解析后从预存的烧水模式指令库中调用该控制信号对应的烧水模式指令，进而解析获得该烧水模式指令对应的目标温度值以及开始加热的时间间隔；

S13、到达开始加热的时间间隔后，MCU控制电水壶开始加热，同时根据接收的实时温度信号判断电水壶内水的温度是否已达到目标温度值，若是，则控制电水壶停止加热。

本发明的有益效果是：本发明的一种电水壶的智能控制装置，包括MCU、温度信号采集电路、A/D转换电路、按键电路、加热控制模块、显示电路、报警模块以及用于通过移动互联网与智能手机连接的无线通信模块，所述MCU分别与加热控制模块及无线通信模块连接；所述按键电路的输出端与MCU的第一输入端连接，所述温度信号采集电路的输出端通过A/D转换电路与MCU的第二输入端连接，所述MCU的第一输出端与报警模块连接，所述MCU的第二输出端与显示电路连接。本装置可通过智能手机在移动互联网中遥控控制电水壶的工作，而且不需要触点开关带负荷频繁的分断操作，能有效保证电水壶的可靠性，延长电水壶的使用寿命，而且结构简单，生产成本低。

另外，本发明还可以实现对电水壶烧水的电功率输出进行平滑调节，更为精确地控制电水壶的烧水温度。

本发明的另一有益效果是：本发明的一种电水壶的智能控制方法，包括：MCU实时判断是否接收到智能手机的控制信号，若是，则根据接收到的控制信号对电水壶进行控制；采用温度信号采集电路采集电水壶内水的实时温度信号并发送到MCU，MCU根据接收的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态后将获得的工作状态发送到智能手机；智能手机接收电水壶的工作状态后进行实时显示，同时实时判断是否接收到用户输入的控制指令，若是，则将控制指令生成对应的控制信号后发送到MCU。本方法可通过智能手机实时获取并显示电水壶的工作状态，方便对电水壶进行远程控制，而且可通过智能手机在移动互联网中遥控控制电水壶的工作，不需要触点开关带负荷频繁的分断操作，能有效保证电水壶的可靠性，延长电水壶的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的一种电水壶的智能控制装置的第一结构示意图；

图2是本发明的一种电水壶的智能控制装置的第二结构示意图；

图3是本发明的一种电水壶的智能控制装置的第三结构示意图；

图4是本发明的一种电水壶的智能控制装置的温度信号采集电路的模拟电路图；

图5是本发明的一种电水壶的智能控制装置的状态采集电路的模拟电路图；

图6是本发明的一种电水壶的智能控制装置的MCU的模拟电路图；

图7是本发明的一种电水壶的智能控制装置的无线通信模块的模拟电路图。

具体实施方式

参照图1，本发明提供了一种电水壶的智能控制装置，包括MCU、温度信号采集电路、A/D转换电路、按键电路、加热控制模块、显示电路、报警模块以及用于通过移动互联网与智能手机连接的无线通信模块，所述MCU分别与加热控制模块及无线通信模块连接；所述按键电路的输出端与MCU的第一输入端连接，所述温度信号采集电路的输出端通过A/D转换电路与MCU的第二输入端连接，所述MCU的第一输出端与报警模块连接，所述MCU的第二输出端与显示电路连接；

所述温度信号采集电路安装在电水壶的壶体内，所述MCU用于接收智能手机的控制信号后根据该控制信号对电水壶进行控制，同时根据温度信号采集电路采集的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态后将获得的工作状态发送到智能手机。

进一步作为优选的实施方式，参照图2，所述加热控制模块包括PWM电路、移相电路、功率开关控制继电器、负载分断控制电路、可控硅功率调节单元、干烧保护开关、加热负载以及用于采集电水壶的壶体与底座之间的连接状态的状态采集电路，所述功率开关继电器的第一连接端与三相电路的L相连接，第二连接端依次通过可控硅功率调节单元、干烧保护开关及加热负载后与三相电路的N相连接，所述可控硅功率调节单元还依次通过移相电路及PWM电路后与MCU连接，所述功率开关控制继电器的第三连接端通过负载分断控制电路与MCU连接。

进一步作为优选的实施方式，所述加热负载包括发热电阻丝或发热盘，所述干烧保护开关包括防干烧温敏开关或温控开关。

进一步作为优选的实施方式，参照图3，所述智能手机包括控制单元、输入模块、显示模块及无线收发模块，所述控制单元通过无线收发模块与无线通信模块无线连接，所述输入模块的输出端与控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与显示模块的输入端连接。

进一步作为优选的实施方式，所述根据温度信号采集电路采集的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态，其具体为：

根据温度信号采集电路采集的实时温度信号计算获得温度变化率后计算获得温度变化率的导数，然后根据下式，结合温度变化率的值及其导数，获得电水壶的工作状态：

上式中，dT表示温度变化率，dT'表示温度变化率的导数，α₀表示电水壶内的水量小于最小加热水量时的温度变化率阈值，α_警表示电水壶内的水量小于告警水量时的温度变化率阈值，α₀和α_警的公式为：

其中，P表示电水壶的加热电功率，m_min表示电水壶内的最小加热水量，m_警表示电水壶内的告警水量。

本发明还提供了一种电水壶的智能控制方法，包括：

MCU实时判断是否接收到智能手机的控制信号，若是，则根据接收到的控制信号对电水壶进行控制；

采用温度信号采集电路采集电水壶内水的实时温度信号并发送到MCU，MCU根据接收的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态后将获得的工作状态发送到智能手机；

智能手机接收电水壶的工作状态后进行实时显示，同时实时判断是否接收到用户输入的控制指令，若是，则将控制指令生成对应的控制信号后发送到MCU。

进一步作为优选的实施方式，所述根据接收的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态的步骤，包括：

S01、根据接收的实时温度信号计算获得温度变化率，进而计算获得温度变化率的导数；

S02、根据下式，结合温度变化率的值及其导数，获得电水壶的工作状态：

上式中，dT表示温度变化率，dT'表示温度变化率的导数，α₀表示电水壶内的水量小于最小加热水量时的温度变化率阈值，α_警表示电水壶内的水量小于告警水量时的温度变化率阈值，α₀和α_警的公式为：

其中，P表示电水壶的加热电功率，m_min表示电水壶内的最小加热水量，m_警表示电水壶内的告警水量。

进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：

采用状态采集电路采集电水壶的实时的连接状态并发送到MCU，MCU接收连接状态后进行判断，若判断电水壶的壶体与底座之间为分离状态，则发送壶座分离提示信息到智能手机，并停止执行所有步骤，反之，若判断水壶的壶体与底座之间为接触状态，则继续执行其它步骤。

进一步作为优选的实施方式，所述MCU实时判断是否接收到智能手机的控制信号，若是，则根据接收到的控制信号对电水壶进行控制的步骤，包括：

S11、MCU实时判断是否接收到智能手机的控制信号，若是，则判断该控制信号是否为终止烧水信号，若是则控制电水壶停止加热并结束；反之，继续执行步骤S12；

S12、MCU对控制信号进行解析后从预存的烧水模式指令库中调用该控制信号对应的烧水模式指令，进而解析获得该烧水模式指令对应的目标温度值以及开始加热的时间间隔；

S13、到达开始加热的时间间隔后，MCU控制电水壶开始加热，同时根据接收的实时温度信号判断电水壶内水的温度是否已达到目标温度值，若是，则控制电水壶停止加热。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例一

参照图1～图3，本发明提供了一种电水壶的智能控制装置，包括MCU、温度信号采集电路、A/D转换电路、按键电路、加热控制模块、显示电路、报警模块以及用于通过移动互联网与智能手机连接的无线通信模块，MCU分别与加热控制模块及无线通信模块连接；按键电路的输出端与MCU的第一输入端连接，温度信号采集电路的输出端通过A/D转换电路与MCU的第二输入端连接，MCU的第一输出端与报警模块连接，MCU的第二输出端与显示电路连接；

温度信号采集电路安装在电水壶的壶体内，MCU用于接收智能手机的控制信号后根据该控制信号对电水壶进行控制，同时根据温度信号采集电路采集的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态后将获得的工作状态发送到智能手机。

无线通信模块与智能手机之间通过移动互联网无线连接，具体的，可以是通过2G、3G或wifi等通信方式无线连接的。

根据温度信号采集电路采集的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态，具体是这样获得的：

根据温度信号采集电路采集的实时温度信号计算获得温度变化率后计算获得温度变化率的导数，然后根据下式，结合温度变化率的值及其导数，获得电水壶的工作状态：

上式中，dT表示温度变化率，dT'表示温度变化率的导数，也即代表温度变化率的变化趋势，若dT'大于0，则表示温度变化率是逐渐增大的，若dT'小于0，则表示温度变化率是逐渐变小的，α₀表示电水壶内的水量小于最小加热水量时的温度变化率阈值，α_警表示电水壶内的水量小于告警水量时的温度变化率阈值，α₀和α_警的公式为：

其中，P表示电水壶的加热电功率，m_min表示电水壶内的最小加热水量，m_警表示电水壶内的告警水量。最小加热水量指规定的电水壶的最低加热水位下对应的水的质量，告警水量指规定的电水壶的告警水量，低于该水量电水壶可能发生干烧，因此需要进行告警。告警水量根据电水壶的内部结构来设定，一般为接近0的值。

根据温度信号采集电路采集的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态，并将工作状态发送到智能手机进行实时显示，用户可以及时远程地及时地获知电水壶的工作状态。同时，还可以根据人们对冲泡茶叶、咖啡、奶粉等对用水温度的精细要求以及用水时间，根据加热的目标温度值、开始加热的时间间隔生成各种烧水模式指令并建立烧水模式指令库，用户使用时，输入调用指令调用相对应的烧水模式指令，无须再进行设置，具有良好的用户体验。

如图4所示，温度信号采集电路采用温度传感器RT、电阻R8、R9、R10及电容C4等组成。

加热控制模块包括PWM电路、移相电路、功率开关控制继电器、负载分断控制电路、可控硅功率调节单元、干烧保护开关、加热负载以及用于采集电水壶的壶体与底座之间的连接状态的状态采集电路，功率开关继电器的第一连接端与三相电路的L相连接，第二连接端依次通过可控硅功率调节单元、干烧保护开关及加热负载后与三相电路的N相连接，可控硅功率调节单元还依次通过移相电路及PWM电路后与MCU连接，功率开关控制继电器的第三连接端通过负载分断控制电路与MCU连接。

加热负载包括发热电阻丝或发热盘，干烧保护开关包括防干烧温敏开关或温控开关，用于保护电水壶，使得电水壶在缺水的工况下自动断开电源。负载分断控制电路用于控制功率开关控制继电器的分合来控制电水壶的加热负载的整体送电、断电。功率开关控制继电器用于控制加热负载的电源开、关，起到送电和断电的作用，实现对电水壶的快速加热。可控硅功率调节单元采用可控硅元件构成，用于控制加热负载的加热功率的大小，可实现对电水壶烧水温度和保温的精确控制。而且通过可控硅功率调节单元和移相电路的结合，可以实现对电水壶烧水的电功率输出进行平滑调节，更为精确地控制电水壶的烧水温度。而且还可以将电功率输出值与电水壶烧水温度进行闭环调节，使得调节结果更为精确。与传统的只设继电器开/关控制的控制系统相比，本控制系统既不需要触点开关带负荷频繁的分断操作，又使烧水的温度得到了精确控制。因此，能有效保证电水壶的可靠性，延长电水壶的使用寿命，同时，还可达到节约电能的效果。

状态采集电路用于采集电水壶的连接状态，这里的连接状态是指电水壶的底座以及壶体之间的接触状态或分离状态，本实施例中，状态采集电路可以采用光耦合器结合电阻来实现。如图5所示，采用光耦U3以及电阻RP13、RP14、RP18、RP19来采集电水壶的连接状态，并发送到MCU中。

智能手机包括控制单元、输入模块、显示模块及无线收发模块，控制单元通过无线收发模块与无线通信模块无线连接，输入模块的输出端与控制单元的输入端连接，控制单元的输出端与显示模块的输入端连接。通过智能手机来实现对电水壶的远程控制，使得控制更为方便、快捷，从而使得用户可以远离电水壶的烧水现场的任何地方，通过移动互联网远程遥控电水壶的工作，而且还可以通过智能手机接收电水壶的水温等实时参数，更好地监控电水壶的工作情况。例如，用户可以在每天离家外出前给电水壶装上水，下班回家路上远程控制电水壶进行烧水，从而回到家时，可以有达到目标温度值的热水使用，从而节约了等待时间。

优选的，参照图6，MCU采用ST公司的型号为STM32F103的ARM芯片以及相应的外围元器件组成，MCU为32位基于Cortex-M3内核的ARM核心微控制器，带512K字节闪存，128K字节的闪存程序存储器、高达20K字节的SRAM、带4个片选的静态存储器控制器，支持CF卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器。

本实施例中，无线收发模块与无线通信模块之间的无线连接方式采用wifi连接方式，无线通信模块的模拟电路图如图7所示，采用联发科技的型号为MT7681的无线wifi芯片以及相应的外围元器件组成。如图6和图7中所示，本实施例将MCU芯片和wifi芯片通过串口进行透明的传输连接，另一方面，将MCU的PB12、PB13分别接到wifi芯片的RST和GPIO0端口，对其通信过程进行外部控制；同时，针对MT7681协议封装时对外提供的连接端口不足的问题进行了MT7681底层驱动程序修改，使本方案的无线wifi连接在功能上得以满足既支持局部的wifi路由器内部各节点之间的内网连接，又可通过wifi路由器建立与外网节点之间的外网连接，实现云端连接。这样，可确保电水壶顺利地接入移动互联网，用户可以在远离电水壶的烧水现场，通过智能手机，利用现有的移动互联网资源远程遥控控制电水壶的烧水过程，获得一种基于物联网的M2M体验，实现智能控制。

显示电路采用LCD显示器或LED数码管，可用于显示电水壶的工作状态或者壶内的水温等，按键电路用于输入各种按键开关信息进行烧水控制，例如烧水、保温等，这两部分均属于现有技术中比较成熟的内容，本发明不再进行详细论述。

报警模块用于实现声光报警，可以采用蜂鸣器、彩灯等来实现。

实施例二

基于实施例一的一种电水壶的智能控制装置的一种电水壶的智能控制方法，包括：

MCU实时判断是否接收到智能手机的控制信号，若是，则根据接收到的控制信号对电水壶进行控制；

采用温度信号采集电路采集电水壶内水的实时温度信号并发送到MCU，MCU根据接收的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态后将获得的工作状态发送到智能手机；

智能手机接收电水壶的工作状态后进行实时显示，同时实时判断是否接收到用户输入的控制指令，若是，则将控制指令生成对应的控制信号后发送到MCU。

本方法中的上述三个步骤之间并没有固定顺序，三个步骤中任一个都可作为第一个步骤，然后顺序执行剩余两个步骤。

用户输入的控制指令是指用户输入的用于烧水、停止、保温、预约烧水、模式烧水等指令，控制信号是指将控制指令生成的符合数据传输协议的传输信号。

所述根据接收的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态的步骤，包括：

S01、根据接收的实时温度信号计算获得温度变化率，进而计算获得温度变化率的导数；

S02、根据下式，结合温度变化率的值及其导数，获得电水壶的工作状态：

上式中，dT表示温度变化率，dT'表示温度变化率的导数，也即代表温度变化率的变化趋势，若dT'大于0，则表示温度变化率是逐渐增大的，若dT'小于0，则表示温度变化率是逐渐变小的，α₀表示电水壶内的水量小于最小加热水量时的温度变化率阈值，α_警表示电水壶内的水量小于告警水量时的温度变化率阈值，α₀和α_警的公式为：

其中，P表示电水壶的加热电功率，m_min表示电水壶内的最小加热水量，m_警表示电水壶内的告警水量。最小加热水量指规定的电水壶的最低加热水位下对应的水的质量，告警水量指规定的电水壶的告警水量，低于该水量电水壶可能发生干烧，因此需要进行告警。告警水量根据电水壶的内部结构来设定，一般为接近0的值。

若电水壶的加热电功率为1800W，电水壶的最大容量为1800ml，电水壶的最小水量定为500ml，则MCU根据温度变化率进行以下操作：

温度变化率大于0.857时，则提示少水报警；

温度变化率在0.23～0.85之间，则显示正常加热状态；

当温度变化率在0.23～0.85之间，但数值逐渐减小时，则显示加水状态；

温度变化率大于1.5以上时，可进行缺水报警；

温度变化率大于3以上时，可进行干烧报警。

还包括以下步骤：

采用状态采集电路采集电水壶的实时的连接状态并发送到MCU，MCU接收连接状态后进行判断，若判断电水壶的壶体与底座之间为分离状态，则发送壶座分离提示信息到智能手机，并停止执行所有步骤，反之，若判断水壶的壶体与底座之间为接触状态，则继续执行其它步骤。

所述MCU实时判断是否接收到智能手机的控制信号，若是，则根据接收到的控制信号对电水壶进行控制的步骤，包括：

S11、MCU实时判断是否接收到智能手机的控制信号，若是，则判断该控制信号是否为终止烧水信号，若是则控制电水壶停止加热并结束；反之，继续执行步骤S12；这里的结束，是指不再执行其它步骤，直到再次接收到智能手机的控制信号为止；

S12、MCU对控制信号进行解析后从预存的烧水模式指令库中调用该控制信号对应的烧水模式指令，进而解析获得该烧水模式指令对应的目标温度值以及开始加热的时间间隔；

S13、到达开始加热的时间间隔后，MCU控制电水壶开始加热，同时根据接收的实时温度信号判断电水壶内水的温度是否已达到目标温度值，若是，则控制电水壶停止加热，否则继续加热直到电水壶内水的温度达到目标温度值为止。

根据人们对冲泡茶叶、咖啡、奶粉等对用水温度的精细要求以及用水时间，根据加热的目标温度值、开始加热的时间间隔生成各种烧水模式指令并建立烧水模式指令库后预存在MCU连接的存储器中，用户使用时，输入调用指令调用相对应的烧水模式指令，无须再进行设置，具有良好的用户体验。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种电水壶的智能控制装置，其特征在于，包括MCU、温度信号采集电路、A/D转换电路、按键电路、加热控制模块、显示电路、报警模块以及用于通过移动互联网与智能手机连接的无线通信模块，所述MCU分别与加热控制模块及无线通信模块连接；所述按键电路的输出端与MCU的第一输入端连接，所述温度信号采集电路的输出端通过A/D转换电路与MCU的第二输入端连接，所述MCU的第一输出端与报警模块连接，所述MCU的第二输出端与显示电路连接；

所述温度信号采集电路安装在电水壶的壶体内，所述MCU用于接收智能手机的控制信号后根据该控制信号对电水壶进行控制，同时根据温度信号采集电路采集的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态后将获得的工作状态发送到智能手机。

2.根据权利要求1所述的一种电水壶的智能控制装置，其特征在于，所述加热控制模块包括PWM电路、移相电路、功率开关控制继电器、负载分断控制电路、可控硅功率调节单元、干烧保护开关、加热负载以及用于采集电水壶的壶体与底座之间的连接状态的状态采集电路，所述功率开关继电器的第一连接端与三相电路的L相连接，第二连接端依次通过可控硅功率调节单元、干烧保护开关及加热负载后与三相电路的N相连接，所述可控硅功率调节单元还依次通过移相电路及PWM电路后与MCU连接，所述功率开关控制继电器的第三连接端通过负载分断控制电路与MCU连接。

3.根据权利要求2所述的一种电水壶的智能控制装置，其特征在于，所述加热负载包括发热电阻丝或发热盘，所述干烧保护开关包括防干烧温敏开关或温控开关。

4.根据权利要求1所述的一种电水壶的智能控制装置，其特征在于，所述智能手机包括控制单元、输入模块、显示模块及无线收发模块，所述控制单元通过无线收发模块与无线通信模块无线连接，所述输入模块的输出端与控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与显示模块的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种电水壶的智能控制装置，其特征在于，所述根据温度信号采集电路采集的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态，其具体为：

根据温度信号采集电路采集的实时温度信号计算获得温度变化率后计算获得温度变化率的导数，然后根据下式，结合温度变化率的值及其导数，获得电水壶的工作状态：

上式中，dT表示温度变化率，dT'表示温度变化率的导数，α₀表示电水壶内的水量小于最小加热水量时的温度变化率阈值，α_警表示电水壶内的水量小于告警水量时的温度变化率阈值，α₀和α_警的公式为：

其中，P表示电水壶的加热电功率，m_min表示电水壶内的最小加热水量，m_警表示电水壶内的告警水量。

6.一种电水壶的智能控制方法，其特征在于，包括：

MCU实时判断是否接收到智能手机的控制信号，若是，则根据接收到的控制信号对电水壶进行控制；

采用温度信号采集电路采集电水壶内水的实时温度信号并发送到MCU，MCU根据接收的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态后将获得的工作状态发送到智能手机；

智能手机接收电水壶的工作状态后进行实时显示，同时实时判断是否接收到用户输入的控制指令，若是，则将控制指令生成对应的控制信号后发送到MCU。

7.根据权利要求6所述的一种电水壶的智能控制方法，其特征在于，所述根据接收的实时温度信号计算获得电水壶的工作状态的步骤，包括：

S01、根据接收的实时温度信号计算获得温度变化率，进而计算获得温度变化率的导数；

S02、根据下式，结合温度变化率的值及其导数，获得电水壶的工作状态：

上式中，dT表示温度变化率，dT'表示温度变化率的导数，α₀表示电水壶内的水量小于最小加热水量时的温度变化率阈值，α_警表示电水壶内的水量小于告警水量时的温度变化率阈值，α₀和α_警的公式为：

其中，P表示电水壶的加热电功率，m_min表示电水壶内的最小加热水量，m_警表示电水壶内的告警水量。

8.根据权利要求6所述的一种电水壶的智能控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

采用状态采集电路采集电水壶的实时的连接状态并发送到MCU，MCU接收连接状态后进行判断，若判断电水壶的壶体与底座之间为分离状态，则发送壶座分离提示信息到智能手机，并停止执行所有步骤，反之，若判断水壶的壶体与底座之间为接触状态，则继续执行其它步骤。

9.根据权利要求6所述的一种电水壶的智能控制方法，其特征在于，所述MCU实时判断是否接收到智能手机的控制信号，若是，则根据接收到的控制信号对电水壶进行控制的步骤，包括：

S11、MCU实时判断是否接收到智能手机的控制信号，若是，则判断该控制信号是否为终止烧水信号，若是则控制电水壶停止加热并结束；反之，继续执行步骤S12；

S12、MCU对控制信号进行解析后从预存的烧水模式指令库中调用该控制信号对应的烧水模式指令，进而解析获得该烧水模式指令对应的目标温度值以及开始加热的时间间隔；

S13、到达开始加热的时间间隔后，MCU控制电水壶开始加热，同时根据接收的实时温度信号判断电水壶内水的温度是否已达到目标温度值，若是，则控制电水壶停止加热。