CN104792862A - 电热水器及电热水器的内胆内水质监测方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电热水器的内胆内水质监测方法，包括以下步骤：向内胆内发射超声波信号，并接收反射的超声波信号；根据发射的超声波信号与反射的超声波信号判断内胆内的水质情况。该水质监测方法能够定量监测内胆内的水的浑浊程度，从而可及时提醒用户进行排污，确保洗浴用水的干净。本发明还公开了一种电热水器的内胆内水质监测装置以及一种电热水器。

Description

电热水器及电热水器的内胆内水质监测方法、装置

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，特别涉及一种电热水器的内胆内水质监测方法、一种电热水器的内胆内水质监测装置以及一种电热水器。

背景技术

通常，电热水器在使用一段时间后，由于镁棒的消耗以及长时间的加热会导致水垢的产生，从而使得电热水器的内胆中的水变得浑浊。

但是，由于内胆的密闭性以及不透明性，用户无法判断内胆中的水的浑浊程度，从而无法及时进行排污。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种电热水器的内胆内水质监测方法，能够定量监测内胆内的水的浑浊程度，从而可及时提醒用户进行排污，确保洗浴用水的干净。

本发明的另一目的在于提出一种电热水器的内胆内水质监测装置。本发明的又一目的在于提出一种电热水器。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种电热水器的内胆内水质监测方法，包括以下步骤：S1，向所述内胆内发射超声波信号，并接收反射的超声波信号；S2，根据发射的超声波信号与所述反射的超声波信号判断所述内胆内的水质情况。

根据本发明实施例的电热水器的内胆内水质监测方法，首先向内胆内发射超声波信号，然后通过接收反射的超声波信号来判断内胆内的水质情况，从而能够定量监测内胆内的水的浑浊程度，使得用户能够直观地了解内胆内的水质情况，进而可及时提醒用户进行排污，确保洗浴用水的干净。

根据本发明的一个实施例，在步骤S1中，通过超声波传感器每隔预设时间向所述内胆内发射超声波信号，并通过所述超声波传感器接收所述反射的超声波信号。

根据本发明的一个实施例，在发射所述超声波信号和接收到所述反射的超声波信号时超声波模拟前端处理模块均发出脉冲信号，以根据接收到的所述脉冲信号的数量和所述脉冲信号之间的时间间隔判断所述内胆内的水质情况。

根据本发明的一个实施例，上述的电热水器的内胆内水质监测方法还包括：通过显示屏显示所述内胆内的水质情况。

根据本发明的一个实施例，所述超声波传感器设置在所述内胆的底部位置。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种电热水器的内胆内水质监测装置，包括超声波传感器、超声波模拟前端处理模块和控制器，其中，所述超声波传感器在所述超声波模拟前端处理模块的控制下向所述内胆内发射超声波信号，并接收反射的超声波信号；所述超声波模拟前端处理模块在所述超声波传感器发射所述超声波信号和接收到所述反射的超声波信号时均发出脉冲信号至所述控制器；所述控制器根据接收到的所述脉冲信号的数量和所述脉冲信号之间的时间间隔判断所述内胆内的水质情况。

根据本发明实施例的电热水器的内胆内水质监测装置，超声波传感器在超声波模拟前端处理模块的控制下向内胆内发射超声波信号，并接收反射的超声波信号，超声波模拟前端处理模块在超声波传感器发射超声波信号和接收到反射的超声波信号时均发出脉冲信号至控制器，控制器根据接收到的脉冲信号的数量和脉冲信号之间的时间间隔判断内胆内的水质情况，从而能够定量监测内胆内的水的浑浊程度，使得用户能够直观地了解内胆内的水质情况，进而可及时提醒用户进行排污，确保洗浴用水的干净。

根据本发明的一个实施例，所述超声波传感器设置在所述内胆的底部位置。

根据本发明的一个实施例，上述的电热水器的内胆内水质监测装置还包括显示屏，所述显示屏在所述控制器的控制下显示所述内胆内的水质情况。

根据本发明的一个实施例，所述超声波模拟前端处理模块控制所述超声波传感器每隔预设时间向所述内胆内发射超声波信号。

此外，本发明的实施例还提出了一种电热水器，其包括上述的电热水器的内胆内水质监测装置。

该电热水器通过上述的电热水器的内胆内水质监测装置，能够定量监测内胆内的水的浑浊程度，使得用户能够直观地了解内胆内的水质情况，从而可及时提醒用户进行排污，确保洗浴用水的干净。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的电热水器的内胆内水质监测方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的内胆内的水无杂质时超声波信号的传输；

图3为根据本发明一个实施例的内胆内的水存在杂质时超声波信号的传输；

图4为根据本发明一个实施例的电热水器的内胆内水质监测的示意图；

图5为根据本发明一个实施例的内胆内的水无杂质时脉冲信号的示意图；

图6为根据本发明一个实施例的内胆内的水存在杂质时脉冲信号的示意图；

图7为根据本发明一个实施例的电热水器的内胆内水质监测的流程图；

图8为根据本发明实施例的电热水器的内胆内水质监测装置的示意图；

图9为根据本发明一个实施例的电热水器的内胆内水质监测装置的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的电热水器的内胆内水质监测方法、电热水器的内胆内水质监测装置以及具有该电热水器的内胆内水质监测装置的电热水器。

图1为根据本发明实施例的电热水器的内胆内水质监测方法的流程图。如图1所示，该电热水器的内胆内水质监测方法包括以下步骤：

S1，向内胆内发射超声波信号，并接收反射的超声波信号。

根据本发明的一个实施例，可通过超声波传感器每隔预设时间向内胆内发射超声波信号，并通过超声波传感器接收反射的超声波信号。超声波传感器可包括超声波发射单元和超声波接收单元。

其中，预设时间可以根据实际情况进行标定，例如可以是100ms。

根据本发明的一个实施例，超声波传感器设置在内胆的底部位置。

S2，根据发射的超声波信号与反射的超声波信号判断内胆内的水质情况。

具体地，如图2、图3所示，超声波传感器紧贴电热水器的内胆外壁的底部安装，以通过超声波传感器每隔预设时间如100ms向内胆内发射超声波信号。

通常情况下，电热水器在未排水时，电热水器的内胆中一直充满水，而且水的高度是固定的。当内胆内的水清澈无杂质时，如图2所示，超声波信号穿过内胆到达内胆内壁的另一端时反射回来，由超声波传感器接收，此时，反射回来的超声波信号的个数和反射回来的超声波信号之间的时间间隔是固定的。

而当内胆内的水存在杂质时，如图3所示，超声波信号在遇到部分杂质时会提前反射回来，因此反射回来的超声波信号的个数会增多，并且反射回来的超声波信号之间的时间间隔也不同，从而可以通过反射回来的超声波信号的个数和反射回来的超声波信号之间的时间间隔来判断水质的浑浊度。其中，反射回来的超声波信号的个数越多，时间间隔越短，内胆内的水就越浑浊。

根据本发明的一个实施例，在发射超声波信号和接收到反射的超声波信号时超声波模拟前端处理模块均发出脉冲信号，以根据接收到的脉冲信号的数量和脉冲信号之间的时间间隔判断内胆内的水质情况。

根据本发明的一个实施例，上述的电热水器的内胆内水质监测方法还包括：通过显示屏显示内胆内的水质情况。

根据本发明的一个具体示例，如图4所示，可以通过超声波模拟前端处理模块如TDC1000模块控制超声波信号的发射与接收，并且可以通过TDC1000模块调节控制超声波传感器的电压来调节超声波信号的强度以调节超声波信号的有效反射距离，从而实现调节测量的范围(热水器的高度)，以及在发射和接收到超声波信号时TDC1000模块发出脉冲信号给控制器，控制器根据接收到的脉冲信号之间的时间差来计算超声波信号从发射点到反射点的距离，并将不同的反射点反射回来的脉冲信号转换为水的浑浊度，控制器根据脉冲信号的个数和各脉冲信号之间的时间间隔控制显示屏显示。

具体而言，TDC1000模块每隔预设时间如100ms控制超声波传感器按照固定强度发射超声波信号，并且保证超声波信号能够从电热水器的最外层壳体反射回到超声波传感器。当内胆内的水无杂质时，在一个监测周期内，当超声波信号发出后，只有在内胆的各种材料结合处才会有超声波信号反射回超声波传感器，如图5所示，此时控制器会接收到固定的4个脉冲信号，并且各个脉冲信号之间的时间差是固定的，控制器存储各个脉冲信号之间的时间差。

而当内胆内的水浑浊后，如图3所示，由于重力的作用，内胆的内壁底部上会有散乱的水垢颗粒或整层的水垢，当超声波信号发出后，超声波信号遇到散乱的水垢颗粒或整层的水垢时会发生反射，形成反射回波，TDC1000模块接收到反射的超声波信号后产生对应的脉冲信号，如图6所示。从图6可以看出，发射的超声波信号由于在内胆的底部受到浓度较高的水垢阻碍，因此反射回来的超声波信号密度大，而在内胆的中部和顶部相对水垢较少，则反射回来的超声波信号密度小。控制器记录脉冲信号的个数n，并记录各个脉冲信号之间的时间差t，然后根据正常情况下的数据获得浑浊阶段的脉冲信号的个数N和相邻脉冲信号之间的时间差Tn，最后根据获得的浑浊阶段的脉冲信号的个数N和相邻脉冲信号之间的时间差Tn以及浑浊度函数y＝f(N，Tn)获取水质的浑浊度y，并判断浑浊度y是否达到排放标准。

根据本发明的一个具体示例，如图7所示，电热水器的内胆内水质监测的过程包括以下步骤：

S101，初始化TDC1000模块。

S102，判断是否到达定时采集时间。如果是，执行步骤S104；如果否，执行步骤S103。

S103，执行其它模块程序。

S104，每隔100ms发送一组超声波信号。

S105，计算采集到的脉冲信号的个数以及脉冲信号之间的时间差。

S106，判断采集次数是否大于20。如果是，执行步骤S107；如果否，返回步骤S104。

S107，计算20次内的平均脉冲信号的个数以及脉冲信号之间的时间差。

S108，从EEPROM中读取正常情况下的数据。

S109，根据浑浊度函数y＝f(N，Tn)计算量化的浑浊度。

S110，判断是否达到排污状态。如果是，执行步骤S111；如果否，返回步骤S102，继续判断。

S111，显示浑浊标志，提醒排污，并返回步骤S102，继续判断。

综上所述，根据本发明实施例的电热水器的内胆内水质监测方法，首先向内胆内发射超声波信号，然后通过接收反射的超声波信号来判断内胆内的水质情况，从而能够定量监测内胆内的水的浑浊程度，使得用户能够直观地了解内胆内的水质情况，进而可及时提醒用户进行排污，确保洗浴用水的干净。

图8为根据本发明实施例的电热水器的内胆内水质监测装置的示意图。如图8所示，该电热水器的内胆内水质监测装置包括超声波传感器10、超声波模拟前端处理模块20和控制器30。

其中，超声波传感器10在超声波模拟前端处理模块20的控制下向内胆内发射超声波信号，并接收反射的超声波信号。超声波模拟前端处理模块20在超声波传感器10发射超声波信号和接收到反射的超声波信号时均发出脉冲信号至控制器30。控制器30根据接收到的脉冲信号的数量和脉冲信号之间的时间间隔判断内胆内的水质情况。

根据本发明的一个实施例，如图9所示，超声波传感器10可以设置在内胆的底部位置。

根据本发明的一个实施例，如图9所示，上述的电热水器的内胆内水质监测装置还包括显示屏40，显示屏40在控制器30的控制下显示内胆内的水质情况。

根据本发明的一个实施例，超声波模拟前端处理模块20控制超声波传感器10每隔预设时间向内胆内发射超声波信号。超声波传感器10可包括超声波发射单元和超声波接收单元。

具体地，如图9所示，超声波传感器10紧贴电热水器的内胆外壁的底部安装，超声波模拟前端处理模块20控制超声波传感器10每隔预设时间如100ms向内胆内发射超声波信号。

通常情况下，电热水器在未排水时，电热水器的内胆中一直充满水，而且水的高度是固定的，如果内胆内的水清澈无杂质，则超声波信号穿过内胆到达内胆内壁的另一端时反射回来，由超声波传感器10接收，此时，反射回来的超声波信号的个数和反射回来的超声波信号之间的时间间隔是固定的。

而当内胆内的水存在杂质时，如图9所示，超声波信号在遇到部分杂质时会提前反射回来，因此反射回来的超声波信号的个数会增多，并且反射回来的超声波信号之间的时间间隔也不同，从而控制器30可以通过反射回来的超声波信号的个数和反射回来的超声波信号之间的时间间隔来判断水质的浑浊度，并通过显示屏40显示。其中，反射回来的超声波信号的个数越多，时间间隔越短，内胆内的水就越浑浊。

进一步地，如图8所示，可以通过超声波模拟前端处理模块20如TDC1000模块控制超声波信号的发射与接收，并且可以通过超声波模拟前端处理模块20如TDC1000模块调节控制超声波传感器10的电压来调节超声波信号的强度以调节超声波信号的有效反射距离，从而实现调节测量的范围(热水器的高度)，以及在发射和接收到超声波信号时超声波模拟前端处理模块20如TDC1000模块发出脉冲信号给控制器30，控制器30根据接收到的脉冲信号之间的时间差来计算超声波信号从发射点到反射点的距离，并将不同的反射点反射回来的脉冲信号转换为水的浑浊度，控制器30根据脉冲信号的个数和各脉冲信号之间的时间间隔控制显示屏40显示。

具体而言，超声波模拟前端处理模块20如TDC1000模块每隔预设时间如100ms控制超声波传感器10按照固定强度发射超声波信号，并且保证超声波信号能够从电热水器的最外层壳体反射回到超声波传感器10。当内胆内的水无杂质时，在一个监测周期内，当超声波信号发出后，只有在内胆的各种材料结合处才会有超声波信号反射回超声波传感器10，如图5所示，此时控制器30会接收到固定的4个脉冲信号，并且各个脉冲信号之间的时间差是固定的，控制器30存储各个脉冲信号之间的时间差。

当内胆内的水浑浊后，由于重力的作用，内胆的内壁底部上会有散乱的水垢颗粒或整层的水垢，当超声波信号发出后，超声波信号遇到散乱的水垢颗粒或整层的水垢时会发生反射，形成反射回波，超声波模拟前端处理模块20如TDC1000模块接收到反射的超声波信号后产生对应的脉冲信号，如图6所示。从图6可以看出，发射的超声波信号由于在内胆的底部受到浓度较高的水垢阻碍，因此反射回来的超声波信号密度大，而在内胆的中部和顶部相对水垢较少，则反射回来的超声波信号密度小。控制器30记录脉冲信号的个数n，并记录各个脉冲信号之间的时间差t，然后根据正常情况下的数据获得浑浊阶段的脉冲信号的个数N和相邻脉冲信号之间的时间差Tn，最后根据获得的浑浊阶段的脉冲信号的个数N和相邻脉冲信号之间的时间差Tn以及浑浊度函数y＝f(N，Tn)获取水质的浑浊度y，并判断浑浊度y是否达到排放标准。

根据本发明实施例的电热水器的内胆内水质监测装置，超声波传感器在超声波模拟前端处理模块的控制下向内胆内发射超声波信号，并接收反射的超声波信号，超声波模拟前端处理模块在超声波传感器发射超声波信号和接收到反射的超声波信号时均发出脉冲信号至控制器，控制器根据接收到的脉冲信号的数量和脉冲信号之间的时间间隔判断内胆内的水质情况，从而能够定量监测内胆内的水的浑浊程度，使得用户能够直观地了解内胆内的水质情况，进而可及时提醒用户进行排污，确保洗浴用水的干净

此外，本发明的实施例还提出了一种电热水器，其包括上述的电热水器的内胆内水质监测装置。

该电热水器通过上述的电热水器的内胆内水质监测装置，能够定量监测内胆内的水的浑浊程度，使得用户能够直观地了解内胆内的水质情况，从而可及时提醒用户进行排污，确保洗浴用水的干净。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种电热水器的内胆内水质监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，向所述内胆内发射超声波信号，并接收反射的超声波信号；

S2，根据发射的超声波信号与所述反射的超声波信号判断所述内胆内的水质情况。

2.如权利要求1所述的电热水器的内胆内水质监测方法，其特征在于，在步骤S1中，通过超声波传感器每隔预设时间向所述内胆内发射超声波信号，并通过所述超声波传感器接收所述反射的超声波信号。

3.如权利要求1或2所述的电热水器的内胆内水质监测方法，其特征在于，在发射所述超声波信号和接收到所述反射的超声波信号时超声波模拟前端处理模块均发出脉冲信号，以根据接收到的所述脉冲信号的数量和所述脉冲信号之间的时间间隔判断所述内胆内的水质情况。

4.如权利要求3所述的电热水器的内胆内水质监测方法，其特征在于，还包括：

通过显示屏显示所述内胆内的水质情况。

5.如权利要求2所述的电热水器的内胆内水质监测方法，其特征在于，所述超声波传感器设置在所述内胆的底部位置。

6.一种电热水器的内胆内水质监测装置，其特征在于，包括超声波传感器、超声波模拟前端处理模块和控制器，其中，

所述超声波传感器在所述超声波模拟前端处理模块的控制下向所述内胆内发射超声波信号，并接收反射的超声波信号；

所述超声波模拟前端处理模块在所述超声波传感器发射所述超声波信号和接收到所述反射的超声波信号时均发出脉冲信号至所述控制器；

所述控制器根据接收到的所述脉冲信号的数量和所述脉冲信号之间的时间间隔判断所述内胆内的水质情况。

7.如权利要求6所述的电热水器的内胆内水质监测装置，其特征在于，所述超声波传感器设置在所述内胆的底部位置。

8.如权利要求6或7所述的电热水器的内胆内水质监测装置，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏在所述控制器的控制下显示所述内胆内的水质情况。

9.如权利要求6所述的电热水器的内胆内水质监测装置，其特征在于，所述超声波模拟前端处理模块控制所述超声波传感器每隔预设时间向所述内胆内发射超声波信号。

10.一种电热水器，其特征在于，包括如权利要求6-9中任一项所述的电热水器的内胆内水质监测装置。