CN104833101A - 一种热水器用恒定水温调节器及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热水器用自动恒定水温调节器，包括动力系统、控制系统、水循环系统和执行系统，所述动力系统与所述水循环系统通过电连接，所述控制系统与所述执行系统通过电连接，所述执行系统与所述水循环系统通过电连接，所述动力系统包括电机，所述控制系统包括单片机，所述水循环系统包括水箱和管道，所述水箱上方设有进水口，所述水箱下方设有出水口，所述进水口包括第一进水口和第二进水口，该热水器用恒定水温调节器具有可扩展性，适合特殊的场合使用；为了确保最终温度调节到位，设有反馈环节，提高了设备使用的准确率。

Description

一种热水器用恒定水温调节器及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种水温调节器，具体是涉及一种热水器用自动恒定水温调节器及其实现方法。

背景技术

水温调节器是工业应用和生活电器领域中不可或缺的设备，大多数温控设备使用过程中，如果周围环境参数发生变化，温控设备本身的温度也将随着变化，当温度传感器检测到被控对象温度发生变化时，相对实际温度变化的时间已经滞后了，这时再适当调节水温，使被控对象本身的温度趋向稳定，还需要很长一段时间，水温调节器可以自动整定现场的滞后时间。

现有的热水器用大多数是手动水温调节器，在使用时具有一定的局限性，热水器用水温调节器由于是作为生活电器使用，不仅具有一定的局限性，还不适合特定的场合使用，没有可扩展性。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可广泛应用于工业以及生活电器的热水器用自动恒定水温调节器及其实现方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种热水器用自动恒定水温调节器，包括动力系统、控制系统、水循环系统和执行系统，所述动力系统与所述水循环系统通过电连接，所述控制系统与所述执行系统通过电连接，所述执行系统与所述水循环系统通过电连接，所述动力系统包括电机，所述控制系统包括单片机，所述水循环系统包括水箱和管道，所述水箱上方设有进水口，所述水箱下方设有出水口，所述进水口包括第一进水口和第二进水口，所述第一进水口和第二进水口分别设于所述水箱两端，所述第一进水口通过第一管道以及所述第二进水口通过第二管道与所述出水口连接，所述第一管道内部设有第一温度传感器、第一电动阀和第一流速传感器，所述第二管道内部设有第二温度传感器、第二电动阀和第二流速传感器，所述出水口处设有第三温度传感器和阀门，所述第一电动阀控制所述第一管道流水面积以及所述第二电动阀控制所述第二管道流水面积。

进一步地，所述控制系统还包括分别与所述单片机连接的用户界面和报警装置。

进一步地，所述用户界面上方设有显示器，所述显示器采用LED显示屏或LCD显示屏。

进一步地，所述单片机采用AT89S51单片机。

本发明提出的一种热水器用自动恒定水温调节器的实现方法，包括以下步骤：

S1：通过所述用户界面设定目标温度；

S2：所述单片机判断所述目标温度是否处于预先设定的最高温度和最低温度之间，如果是，则进入S3；如果不是，则所述报警装置报警出错；

S3：所述单片机计算所述第一管道流水面积和所述第二管道流水面积比并发送指令给所述执行系统；

S4：所述执行系统根据接收到的指令调节所述第一电动阀控制所述第一管道流水面积以及调节所述第二电动阀控制所述第二管道流水面积。

进一步地，还包括反馈环节，所述反馈环节包括以下步骤：

S51：第三温度传感器采集出水口处水温并将该水温信号发送给所述单片机；

S52：所述单片机将所述出水口处水温与所述目标温度进行比较，如果相同，则结束；如果不相同，则进入S53；

S53：第一温度传感器采集第一进水口处水温并将该水温信号传给所述单片机以及第二温度传感器采集第二进水口处水温并将该水温信号传给所述单片机；

S54：所述单片机比较第一进水口处水温和第二进水口处水温的大小并发送指令给所述执行系统；

S55：所述执行系统根据接收到的指令调节第一电动阀和第二电动阀，如果所述出水口处水温小于所述目标温度值，则所述执行系统开通温度较高的进水口处电动阀，否则所述执行系统开通温度较低的进水口处电动阀。

进一步地，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31：首先根据公式(1)计算所述第一管道流水面积和所述第二管道流水面积比：

$\frac{S_1}{S_2}=\frac{|T_2-T_3|\·V_2}{|T_1-T_3|\·V_1}---\left(1\right)$

S32：如果所述第一管道流水面积和所述第二管道流水面积比值大于1，则所述第一管道完全进水不受控制，所述第二管道流水面积根据公式(2)计算；如果所述第一管道流水面积和所述第二管道流水面积比值小于1，则所述第二管道完全进水不受控制，所述第一管道流水面积根据公式(3)计算；

$S_2=\frac{|T_1-T_3|\·V_1}{|T_2-T_3|\·V_2}\·S_1---\left(2\right)$

$S_1=\frac{|T_1-T_3|\·V_2}{|T_2-T_3|\·V_1}\·S_2---\left(3\right)$

其中，T₁表示第一进水口处水温，T₂表示第二进水口处水温，T₃表示目标温度值，S₁表示所述第一管道流水面积，S₂表示所述第二管道流水面积，V₁表示第一管道水流速度，V₂表示第二管道流水速度。

有益效果：本发明提出的热水器用自动恒定水温调节器与现有技术比较，具有的优点是：

1、该热水器用恒定水温调节器具有可扩展性，适合特殊的场合使用；

2、为了确保最终温度调节到位，设有反馈环节，提高了设备使用的准确率。

附图说明

图1是本发明提出的一种热水器用自动很定水温调节器结构图；

图2是本发明提出的一种热水器用自动很定水温调节器实现方法的流程图；

图3是反馈环节流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

本发明提出的一种热水器用自动很定水温调节器，包括动力系统、控制系统、水循环系统和执行系统，所述动力系统与所述水循环系统通过电连接，所述控制系统与所述执行系统通过电连接，所述执行系统与所述水循环系统通过电连接，所述执行系统按照单片机的指令工作，调节电动阀即调节管道流量；所述动力系统包括电机，所述控制系统包括单片机、分别与所述单片机连接的用户界面和报警装置，所述用户界面上方设有显示器，所述显示器采用LED显示屏或LCD显示屏，所述单片机采用AT89S51单片机，单片机是核心不见，可以实现接收温度传感器检测的温度信号，与设定的温度值进行比较，输出控制指令，指挥执行器开、停和关，同时显示设定的目标温度和当前的检测温度值；

所述水循环系统包括水箱和管道，参照图1，所述水箱上方设有进水口，所述水箱下方设有出水口，所述进水口包括第一进水口和第二进水口，所述第一进水口和第二进水口分别设于所述水箱两端，所述第一进水口通过第一管道以及所述第二进水口通过第二管道与所述出水口连接，所述第一管道内部设有第一温度传感器、第一电动阀和第一流速传感器，所述第二管道内部设有第二温度传感器、第二电动阀和第二流速传感器，所述出水口处设有第三温度传感器和阀门，所述第一电动阀可以控制所述第一管道流水面积以及所述第二电动阀可以控制所述第二管道流水面积。

一种热水器用自动恒定水温调节器的实现方法，参照图2，首先由用户通过用户界面设定所需目标温度值；然后由单片机判断该目标温度值是否在预先设定的最高温度和最低温度之间，如果不是，则报警装置进行报警出错，如果是，则单片机计算第一管道流水面积和第二管道流水面积之比并由单片机发送控制指令给执行系统，单片机计算第一管道流水面积和第二管道流水面积之比通过公式(1)计算，

$\frac{S_1}{S_2}=\frac{|T_2-T_3|\·V_2}{|T_1-T_3|\·V_1}---\left(1\right)$

其中，T₁表示第一进水口处水温，T₂表示第二进水口处水温，T₃表示目标温度值，V₁表示第一管道水流速度，V₂表示第二管道流水速度，T₁、T₂、T₃、V₁和V₂都是已知量，T₁由第一温度传感器采集，T₂由第二温度传感器采集，T₃由用户设定的目标温度，V₁由第一流速传感器采集，V₂由第二流速传感器采集，可以通过用户界面上的显示装置来显示，这样可以得到单片机计算第一管道流水面积和第二管道流水面积之比；

最后由执行系统根据接收到的控制指令调节第一电动阀以控制第一管道流水面积以及调节第二电动阀以控制第二管道流水面积，其中第一管道进冷水以及第二管道进热水，单片机继续判断第一管道流水面积和第二管道流水面积比值是否大于1，如果大于1，则单片机命令执行系统调节第一电动阀使得第一管道完全进水不受控制以及调节第二电动阀使得第二管道的流水面积S₂与公式(2)的计算结果相同，即第二管道的流水面积S₂按照公式(2)计算；如果第一管道流水面积和第二管道流水面积比值小于1，则单片机命令执行系统调节第二电动阀使得第二管道完全进水不受控制以及调节第一电动阀使得第一管道的流水面积S₁与公式(3)的计算结果相同，即此时第一管道的流水面积S₁按照公式(3)计算得到，

$S_2=\frac{|T_1-T_3|\·V_1}{|T_2-T_3|\·V_2}\·S_1---\left(2\right)$

$S_1=\frac{|T_1-T_3|\·V_2}{|T_2-T_3|\·V_1}\·S_2---\left(3\right)$

接下来进入反馈环节，参照图3，首先由第三温度传感器采集出水口处水温并将该水温信号发送给单片机；然后单片机将所述出水口处水温与目标温度进行比较，如果两者相等，则流程结束，热水器出水供使用者使用，如果不相等，则进入下一步；下一步是由第一温度传感器采集第一进水口处水温并将该水温信号传给单片机以及第二温度传感器采集第二进水口处水温并将该水温信号传给单片机；接着单片机比较第一进水口处水温和第二进水口处水温的大小并发送控制指令给执行系统；最后由执行系统根据接收到的控制指令调节第一电动阀和第二电动阀，如果出水口处水温小于目标温度值，则所述执行系统开通温度较高的进水口处电动阀，否则执行系统开通温度较低的进水口处电动阀。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种热水器用自动恒定水温调节器，其特征在于：包括动力系统、控制系统、水循环系统和执行系统，所述动力系统与所述水循环系统通过电连接，所述控制系统与所述执行系统通过电连接，所述执行系统与所述水循环系统通过电连接，所述动力系统包括电机，所述控制系统包括单片机，所述水循环系统包括水箱和管道，所述水箱上方设有进水口，所述水箱下方设有出水口，所述进水口包括第一进水口和第二进水口，所述第一进水口和第二进水口分别设于所述水箱两端，所述第一进水口通过第一管道以及所述第二进水口通过第二管道与所述出水口连接，所述第一管道内部设有第一温度传感器、第一电动阀和第一流速传感器，所述第二管道内部设有第二温度传感器、第二电动阀和第二流速传感器，所述出水口处设有第三温度传感器和阀门，所述第一电动阀控制所述第一管道流水面积以及所述第二电动阀控制所述第二管道流水面积。

2.根据权利要求1所述的热水器用自动恒定水温调节器，其特征在于：所述控制系统还包括分别与所述单片机连接的用户界面和报警装置。

3.根据权利要求2所述的热水器用自动恒定水温调节器，其特征在于：所述用户界面上方设有显示器，所述显示器采用LED显示屏或LCD显示屏。

4.根据权利要求1所述的热水器用自动恒定水温调节器，其特征在于：所述单片机采用AT89S51单片机。

5.一种如权利要求1至4任一项所述的热水器用自动恒定水温调节器的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：通过所述用户界面设定目标温度；

S2：所述单片机判断所述目标温度是否处于预先设定的最高温度和最低温度之间，如果是，则进入S3；如果不是，则所述报警装置报警出错；

S3：所述单片机计算所述第一管道流水面积和所述第二管道流水面积比并发送指令给所述执行系统；

S4：所述执行系统根据接收到的指令调节所述第一电动阀控制所述第一管道流水面积以及调节所述第二电动阀控制所述第二管道流水面积。

6.根据权利要求5所述的热水器用自动恒定水温调节器的实现方法，其特征在于：还包括反馈环节，所述反馈环节包括以下步骤：

S51：第三温度传感器采集出水口处水温并将该水温信号发送给所述单片机；

S52：所述单片机将所述出水口处水温与所述目标温度进行比较，如果相同，则结束；如果不相同，则进入S53；

S53：第一温度传感器采集第一进水口处水温并将该水温信号传给所述单片机以及第二温度传感器采集第二进水口处水温并将该水温信号传给所述单片机；

S54：所述单片机比较第一进水口处水温和第二进水口处水温的大小并发送指令给所述执行系统；

S55：所述执行系统根据接收到的指令调节第一电动阀和第二电动阀，如果所述出水口处水温小于所述目标温度值，则所述执行系统开通温度较高的进水口处电动阀，否则所述执行系统开通温度较低的进水口处电动阀。

7.根据权利要求5所述的热水器用自动恒定水温调节器的实现方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31：首先根据公式(1)计算所述第一管道流水面积和所述第二管道流水面积比：

$\frac{S_1}{S_2}=\frac{|T_2-T_3|\·V_2}{|T_1-T_3|\·V_1}---\left(1\right)$

S32：如果所述第一管道流水面积和所述第二管道流水面积比值大于1，则所述第一管道完全进水不受控制，所述第二管道流水面积根据公式(2)计算；如果所述第一管道流水面积和所述第二管道流水面积比值小于1，则所述第二管道完全进水不受控制，所述第一管道流水面积根据公式(3)计算；

$S_2=\frac{|T_1-T_3|\·V_1}{|T_2-T_3|\·V_2}\·S_1---\left(2\right)$

$S_1=\frac{|T_1-T_3|\·V_2}{|T_2-T_3|\·V_1}\·S_2---\left(3\right)$

其中，T₁表示第一进水口处水温，T₂表示第二进水口处水温，T₃表示目标温度值，S₁表示所述第一管道流水面积，S₂表示所述第二管道流水面积，V₁表示第一管道水流速度，V₂表示第二管道流水速度。