CN105078224B - 全智能烧水装置、烧水系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全智能烧水装置、烧水系统及控制方法，通过利用自动翻盖装置、出水弯头自动旋转装置对应设计了全智能烧水系统和方法，通过各种人机交互方式如烧水壶或加热底座的按键操作，或是智能移动终端上操作，进行一键式智能烧水。整个烧水过程从加水、加热到开盖冷却、维持恒温，实现全自动化，用户无需额外进行其他操作便能完成烧水，简单方便，且更安全、更人性化。

Description

全智能烧水装置、烧水系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种烧水装置、烧水系统及控制方法，尤其涉及一种全智能烧水装置、烧水系统及控制方法。

背景技术

目前市面上的烧水装置，如电热烧水炉和电磁炉，必须直接在控制面板上按动机械按键或在触摸面板上触摸操作相应的功能键来启动，这样操作的距离就受到限制即必须是伸手够得着的距离，同时，设备工作时，人必须在旁边看着，以防水烧开后还继续烧，浪费电能或干烧引起火灾，或水烧开后溢出来等等不安全因素，使用非常不方便。

此外，由于操作面板空间有限不能设置太多的功能按键或触摸键，功能会比较少，不能满足用户的更多功能的使用需求。现有的烧水装置中水壶和加热底座不具有智能操作功能，不能满足消费者的智能控制需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种全智能烧水装置，包括加热底座、烧水壶和出水龙头，该加热底座包括电磁加热装置、第一无线通信模块和主控电路，该电磁加热装置的加热线圈设于加热底座上表面的加热区下方，并与主控电路连接，该第一无线通信模块与主控电路连接；该烧水壶放置在该加热底座的加热区上，包括壶盖、壶柄和水壶主体，该壶柄设有MCU主控电路板、第二无线通信模块和自动翻盖装置，所述第二无线通信模块与MCU主控电路板连接，所述自动翻盖装置设在壶柄内，包括第一步进电机和传动组件，所述第一步进电机带动传动组件并与MCU主控电路板连接，所述传动组件连接壶盖，所述第一无线通信模块通过无线信号与第二无线通信模块连接；该出水龙头包括出水立柱、出水弯头和自动旋转装置，该出水弯头与出水立柱的顶部枢接，该出水立柱的底部固定在加热底座上，所述自动旋转装置设在出水立柱内，包括第二步进电机和旋转组件，所述第二步进电机带动旋转组件并与主控电路连接，所述旋转组件连接出水弯头，所述加热底座设有无线充电发射模块，该无线充电发射模块与主控电路连接，该加热底座内部设有无线充电发射线圈，并且该无线充电发射线圈设于靠近加热底座上表面的位置，所述烧水壶设有无线充电接收模块和电池，该电池连接无线充电接收模块，该电池为可充电电池。该无线充电接收模块与MCU主控电路板连接，该烧水壶的壶柄底部设有无线充电接收线圈。

进一步的，该电池为可充电电池。

进一步的，所述烧水壶的水壶主体内部设有水位探针和水温传感器，所述水位探针包括最低水位探针和最高水位探针。

进一步的，所述加热底座的抽水泵、电磁阀或出水龙头的出水管路中设有水质探针，所述水质探针与主控电路连接。

进一步的，所述第一无线通信模块为WIFI模块，该WIFI模块连接后台服务器，并向后台服务器发送烧水装置上的数据，这些数据包括水质信息、烧水壶内水位、水温情况等，后台服务器将数据转发到用户的手机上，并根据水质信息执行净水装置的滤芯更换提醒，用户可通过手机APP接收这些数据和提醒。

进一步的，所述第二无线通信模块为红外通信模块。

进一步的，所述烧水壶的壶柄上还设有显示屏和按键。

进一步的，所述加热底座内部设有语音模块，该语音模块与主控电路连接。

进一步的，所述加热底座设有人机交互模块，所述人机交互模块与主控电路连接。

进一步的，所述人机交互模块包括加热底座上的的操作区、烧水壶上的按键及显示屏、和智能移动终端，所述操作区上亦设有显示面板，后台服务器推送的信息在该显示面板上显示，用户根据显示面板上的信息，可通过智能移动终端或者操作区上的按键进行交互和控制。

进一步的，还包括消毒锅，所述加热底座设有两个加热区，所述消毒锅放置在其中一个加热区上。

进一步的，还包括净水装置，所述净水装置设在出水龙头内或者外接在进水管路上。

一种全智能烧水装置的烧水系统，包括以下子系统：

加热系统，通过主控电路控制电磁加热装置对烧水壶或消毒锅的加热功率；

加水系统，通过主控电路控制出水龙头对烧水壶或消毒锅加水；

水位监测系统，通过水位探针探测烧水壶内水位，并将信号传递到MCU主控电路板；

水温监测系统，通过水温传感器探测烧水壶内水温，并将信号传递到MCU主控电路板；

自动翻盖系统，通过MCU主控电路板控制第一步进电机进而控制壶盖的开关；

出水弯头自动旋转系统，通过MCU主控电路板控制第二步进电机进而控制出水弯头的旋转；

无线充电系统，主控电路外接电源，并控制加热底座上的无线充电发射模块向烧水壶上的无线充电接收模块供电；

烧水壶定位系统，通过电磁加热装置和无线充电发射模块同时检测是否有有效信号输入，从而向主控电路反馈信号确定烧水壶的位置是否正确；

语音系统，通过主控电流控制语音模块播放音频，该音频为音乐或短句。

进一步的，还包括预约系统，通过人机交互模块可向主控电路输入预设时间，预设时间达到后，主控电路向各部件发出对应的烧水指令。

一种全智能烧水装置的烧水系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，通过人机交互模块向主控电路发出指令，全智能烧水装置的烧水系统进入全智能烧水模式；

步骤2，检测烧水壶的位置是否正确；

步骤3，检测烧水壶内的水位及水温，并将水位和水温情况的电信号反馈到MCU主控电路板；

步骤4，检测出水弯头是否在原点位置，并且出水弯头旋转到原点位置，自动翻盖装置带动壶盖打开，出水弯头转到加热区上的烧水壶壶顶正上方；

步骤5，根据烧水壶内水位及水温情况执行加热或加水动作，加水动作结束后，自动翻盖装置带动壶盖关闭，

a.如果最低水位探针检测到烧水壶内水位低于最低水位，电磁加热装置不加热，出水龙头执行加水动作，

b.如果检测到水位低于最高水位，出水龙头便执行加水动作，直到水位达到最高水位便停止加水，

c.如果检测到烧水壶内水量达到最高水位的位置且水温低于100℃，电磁加热装置便执行高功率加热，水温达到95℃以上后，电磁加热装置执行低功率加热，直到水温达到100℃，

d.如果最高水位探针和水温传感器分别检测到烧水壶内水量达到最高水位、且水温达到100℃，电磁加热装置便执行低功率加热，维持该水温使水沸腾10～30秒，优选20秒。

进一步的，所述低功率为800W。

进一步的，还包括步骤6，加热结束后，自动翻盖装置带动壶盖打开，直到水温降至预设温度值，自动翻盖装置带动壶盖关闭，主控电路根据水温传感器反馈的水温情况控制电磁加热装置对烧水壶加热以维持预设温度值。

进一步的，所述预设温度值维持时间为1分钟至24小时，优选60分钟。

本发明的全智能烧水装置通过利用自动翻盖装置、出水弯头自动旋转装置对应设计了全智能烧水系统和方法，通过各种人机交互方式如烧水壶或加热底座的按键操作，或是智能移动终端上操作，进行一键式智能烧水。整个烧水过程从加水、加热到开盖冷却、维持恒温，实现全自动化，用户无需额外进行其他操作便能完成烧水，简单方便，且更安全、更人性化。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的全智能烧水装置的整体结构示意图；

图2是本发明烧水壶的结构示意图；

图3是本发明的加热底座的俯视结构示意图；

图4是本发明的全智能烧水装置的工作原理示意图。

具体实施方式

请参阅图1至4，是作为本发明的最佳实施例的一种全智能烧水装置，包括加热底座10、烧水壶20和出水龙头。该加热底座10包括电磁加热装置、第一无线通信模块和主控电路，该电磁加热装置的加热线圈设于加热底座10上表面的加热区11下方，并与主控电路连接，该第一无线通信模块与主控电路连接。该烧水壶20放置在该加热底座10的加热区11上，包括壶盖22、壶柄21和水壶主体23，该壶柄21设有MCU主控电路板、第二无线通信模块和自动翻盖装置，该第二无线通信模块与MCU主控电路板连接。该自动翻盖装置设在壶柄21内，包括第一步进电机和传动组件，该步进电机带动传动组件并与MCU主控电路板连接，该传动组件连接壶盖22，该第一无线通信模块通过无线信号与第二无线通信模块连接。该出水龙头包括出水立柱32、出水弯头31和自动旋转装置，该出水弯头31与出水立柱32的顶部枢接，该出水弯头31可沿着出水立柱32的竖直中轴旋转，该出水立柱32的底部固定在加热底座10上。该自动旋转装置设在出水立柱32内，包括第二步进电机和旋转组件，该第二步进电机带动旋转组件并与主控电路连接，该旋转组件连接出水弯头31。

该加热底座10设有无线充电发射模块，包括无线充电发射线圈和无线充电发射电路，该无线充电发射电路与主控电路连接，该加热底座10内部设有无线充电发射线圈，并且该无线充电发射线圈设于靠近加热底座10上表面的位置，该烧水壶20设有无线充电接收模块和可充电电池，该电池连接无线充电接收模块，包括无线充电接收线圈212和无线充电接收电路，该无线充电接收电路与MCU主控电路板连接，该烧水壶20的壶柄21底部设有无线充电接收线圈212。该烧水壶20的水壶主体23内部设有水位探针和水温传感器，该水位探针包括最低水位探针231和最高水位探针232。所述最低水位探针231和最高水位探针232为金属圆棒，并通过硅胶套与水壶主题23绝缘。该加热底座10的抽水泵、电磁阀或出水龙头的出水管路中设有水质探针，该水质探针与主控电路连接。由于水中含有一定量杂质会导电，因此通过水位探针处的测量电压AD值的变化来判断水位的同时，可以识别水中导电情况从而转化为水质情况TDS值，TDS是英文total dissolved solids的缩写，中文译名为溶解性总固体，测量单位为毫克/升(mg/L),它表明1升水中溶有多少毫克溶解性总固体。从而使水位探针亦起到水质探针的作用。

该加热底座10上还装有净水装置，该净水装置设在出水龙头内或者外接在进水管路上。出水弯头31内安装有空气质量探测器，并与主控电路连接。该空气质量探测器可以感知使用环境的空气质量数据，如PM2.5、二氧化碳浓度、甲醛含量等，并传送回后台服务器再发送到用户的手机或其他智能移动终端上。该第一无线通信模块包括WIFI模块和红外通信模块211，该WIFI模块连接到路由器，从而通过因特网连接到后台服务器，并向后台服务器发送烧水装置上的数据，这些数据包括水质信息、烧水壶20内水位、水温情况、空气质量等，后台服务器将数据转发到用户的手机上，并根据水质信息执行净水装置的滤芯更换提醒，用户可通过手机APP接收这些数据和提醒。该第二无线通信模块为红外通信模块211，并与第一无线通信模块中的红外通信模块211收发红外信号。该烧水壶20的壶柄21上还设有显示屏和按键。该显示屏可显示当前烧水壶20内的水温等信息。该加热底座10内部设有语音模块，该语音模块与主控电路连接。该加热底座10设有人机交互模块，该人机交互模块与主控电路连接。该人机交互模块包括加热底座10上的的操作区、烧水壶20上的按键及显示屏、和智能移动终端，该操作区上亦设有显示面板，该显示面板与主控电路连接。后台服务器推送的信息在该显示面板上显示，用户根据显示面板上的信息，可通过智能移动终端或者操作区上的按键进行交互和控制。消毒锅，该加热底座10设有两个加热区11，该消毒锅放置在其中一个加热区11上。

上述全智能烧水装置的烧水系统，包括以下子系统。

加热系统，通过主控电路控制电磁加热装置对烧水壶或消毒锅的加热功率。加热的功率大小根据具体的烧水进程改变，可分为高功率和低功率。高功率模式用来加热提高水温至100℃或其他的预设温度值，低功率模式用来保持预设温度值(如80℃)。

加水系统，通过主控电路控制出水龙头对烧水壶或消毒锅加水。加水量根据烧水壶内的水位探针确定的水量情况来对烧水壶进行加水，而消毒锅的加水量为系统设定的默认值。

水位监测系统，通过水位探针探测烧水壶内水位，并将信号传递到MCU主控电路板。

水温监测系统，通过水温传感器探测烧水壶内水温，并将信号传递到MCU主控电路板。

自动翻盖系统，通过MCU主控电路板控制第一步进电机进而控制壶盖的开关。

出水弯头自动旋转系统，通过主控电路控制第二步进电机进而控制出水弯头的旋转。该出水弯头可进行360°旋转，根据主控电路的指令旋转到两个加热区中的一个的上方。

无线充电系统，主控电路外接电源，并控制加热底座上的无线充电发射模块向烧水壶上的无线充电接收模块供电。利用各无线充电模块上的充电线圈对电池进行充电，方便快捷，无需频繁的更换电池，使用户有了更好的体验。

烧水壶定位系统，通过电磁加热装置和无线充电发射模块同时检测是否有有效信号输入，从而向主控电路反馈信号确定烧水壶的位置是否正确，当检锅电路确认烧水壶在加热区的同时，无线充电接收线圈与无线充电发射线圈相互重合80％以上则可以产生有效信号输入，主控电路将识别该烧水壶的位置放置正确；另外可在烧水壶壶柄顶部设置磁铁，在加热底座对应位置设置干簧管或磁敏感元件并连接到主控电路中，磁铁同干簧管或磁敏感元件的配合亦能起到对烧水壶的定位作用。

语音系统，通过主控电流控制语音模块播放音频，该音频为音乐或短句，短句提示如在烧水完成后为“主人水温已达到您设定的温度了”。

预约系统，通过人机交互模块可向主控电路输入预设时间，预设时间达到后，主控电路向各部件发出对应的烧水指令。例如输入预设时间为1小时或者指定的时刻(如8:00AM)，到达预设时间后，烧水装置将执行烧水动作。

上述全智能烧水装置的烧水系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，通过人机交互模块向主控电路发出指令，全智能烧水装置的烧水系统进入全智能烧水模式；

步骤2，检测烧水壶的位置是否正确；

步骤3，检测烧水壶内的水位及水温，并将水位和水温情况的电信号反馈到MCU主控电路板；

步骤4，检测出水弯头是否在原点位置，该原点位置指出水弯头与处于90°的位置并且出水弯头旋转到原点位置，自动翻盖装置带动壶盖打开，出水弯头转到加热区上的烧水壶壶顶正上方；

步骤5，根据烧水壶内水位及水温情况执行加热或加水动作，加水动作结束后，自动翻盖装置带动壶盖关闭，

a.如果最低水位探针检测到烧水壶内水位低于最低水位，电磁加热装置不加热，出水龙头执行加水动作，

b.如果检测到水位低于最高水位，出水龙头便执行加水动作，直到水位达到最高水位便停止加水，

c.如果检测到烧水壶内水量达到最高水位的位置且水温低于100℃，电磁加热装置便执行高功率加热，水温达到95℃以上后，电磁加热装置执行低功率加热，直到水温达到100℃，

d.如果最高水位探针和水温传感器分别检测到烧水壶内水量达到最高水位、且水温达到100℃，电磁加热装置便执行低功率加热，维持该水温使水沸腾10～30秒，优选20秒。

该高功率为电磁加热装置的最大额定功率，该低功率为800W。

步骤6，加热结束后，自动翻盖装置带动壶盖打开，直到水温降至预设温度值，自动翻盖装置带动壶盖关闭，主控电路根据水温传感器反馈的水温情况控制电磁加热装置对烧水壶加热以维持预设温度值。该预设温度值维持时间为1分钟至24小时，优选60分钟。

本发明的全智能烧水装置通过利用自动翻盖装置、出水弯头自动旋转装置对应设计了全智能烧水系统和方法，通过各种人机交互方式如烧水壶或加热底座的按键操作，或是智能移动终端上操作，进行一键式智能烧水。整个烧水过程从加水、加热到开盖冷却、维持恒温，实现全自动化，用户无需额外进行其他操作便能完成烧水，简单方便，且更安全、更人性化。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全智能烧水装置，包括加热底座、烧水壶和出水龙头，该加热底座包括抽水泵、电磁加热装置、第一无线通信模块和主控电路，该电磁加热装置的加热线圈设于加热底座上表面的加热区下方，并与主控电路连接，该第一无线通信模块与主控电路连接；该烧水壶放置在该加热底座的加热区上，包括壶盖、壶柄和水壶主体，该壶柄设有MCU主控电路板、第二无线通信模块和自动翻盖装置，所述第二无线通信模块与MCU主控电路板连接，所述自动翻盖装置设在壶柄内，包括第一步进电机和传动组件，所述第一步进电机带动传动组件并与MCU主控电路板连接，所述传动组件连接壶盖，所述第一无线通信模块通过无线信号与第二无线通信模块连接；该出水龙头包括出水立柱、出水弯头和自动旋转装置，该出水弯头与出水立柱的顶部枢接，该出水立柱的底部固定在加热底座上，所述自动旋转装置设在出水立柱内，包括第二步进电机和旋转组件，所述第二步进电机带动旋转组件并与主控电路连接，所述旋转组件连接出水弯头，其特征在于，所述烧水壶壶柄顶部设置磁铁，在加热底座对应位置设置磁敏感元件并连接到主控电路中；所述加热底座设有无线充电发射模块，该无线充电发射模块与主控电路连接，该加热底座内部设有无线充电发射线圈，并且该无线充电发射线圈设于靠近加热底座上表面的位置，所述烧水壶设有无线充电接收模块和电池，该电池连接无线充电接收模块，该无线充电接收模块与MCU主控电路板连接，该烧水壶的壶柄底部设有无线充电接收线圈；所述第一无线通信模块包括WIFI模块和红外线通信模块，所述第二无线通信模块为红外通信模块。

2.根据权利要求1所述的全智能烧水装置，其特征在于，所述烧水壶的水壶主体内部设有水位探针和水温传感器，所述水位探针包括最低水位探针和最高水位探针；所述抽水泵设有水质探针，所述水质探针与主控电路连接。

3.根据权利要求1所述的全智能烧水装置，其特征在于，所述烧水壶的壶柄上还设有显示屏和按键。

4.根据权利要求1所述的全智能烧水装置，其特征在于，所述加热底座内部设有语音模块，该语音模块与主控电路连接。

5.根据权利要求1所述的全智能烧水装置，其特征在于，所述加热底座设有人机交互模块，所述人机交互模块与主控电路连接。

6.根据权利要求1的全智能烧水装置，其特征在于，还包括消毒锅，所述加热底座设有两个加热区，所述消毒锅放置在其中一个加热区上。

7.根据权利要求1至6任一所述的全智能烧水装置的烧水系统，其特征在于，包括以下子系统：

加热系统，通过主控电路控制电磁加热装置对烧水壶或消毒锅的加热功率；

加水系统，通过主控电路控制出水龙头对烧水壶或消毒锅加水；

水位监测系统，通过水位探针探测烧水壶内水位，并将信号传递到MCU主控电路板；

水温监测系统，通过水温传感器探测烧水壶内水温，并将信号传递到MCU主控电路板；

自动翻盖系统，通过MCU主控电路板控制第一步进电机进而控制壶盖的开关；

出水弯头自动旋转系统，通过MCU主控电路板控制第二步进电机进而控制出水弯头的旋转；

无线充电系统，主控电路外接电源，并控制加热底座上的无线充电发射模块向烧水壶上的无线充电接收模块供电；

烧水壶定位系统，通过电磁加热装置和无线充电发射模块同时检测是否有有效信号输入，从而向主控电路反馈信号确定烧水壶的位置是否正确；通过烧水壶壶柄顶部的磁铁和磁铁同磁敏感元件的配合，从而向主控电路反馈信号确定烧水壶的位置是否正确；

语音系统，通过主控电流控制语音模块播放音频，该音频为音乐或短句。

8.根据权利要求7所述的全智能烧水装置的烧水系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，通过人机交互模块向主控电路发出指令，全智能烧水装置的烧水系统进入全智能烧水模式；

步骤2，检测烧水壶的位置是否正确；

步骤3，检测烧水壶内的水位及水温，并将水位和水温情况的电信号反馈到MCU主控电路板；

步骤4，检测出水弯头是否在原点位置，并且出水弯头旋转到原点位置，自动翻盖装置带动壶盖打开，出水弯头转到加热区上的烧水壶壶顶正上方；

步骤5，根据烧水壶内水位及水温情况执行加热或加水动作，加水动作结束后，自动翻盖装置带动壶盖关闭，

a.如果最低水位探针检测到烧水壶内水位低于最低水位，电磁加热装置不加热，出水龙头执行加水动作，

b.如果检测到水位低于最高水位，出水龙头便执行加水动作，直到水位达到最高水位便停止加水，

c.如果检测到烧水壶内水量达到最高水位的位置且水温低于100℃，电磁加热装置便执行高功率加热，水温达到95℃以上后，电磁加热装置执行低功率加热，直到水温达到100℃，

d.如果最高水位探针和水温传感器分别检测到烧水壶内水量达到最高水位、且水温达到100℃，电磁加热装置便执行低功率加热，维持该水温使水沸腾10～30秒。

9.根据权利要求8所述的全智能烧水装置的烧水系统的控制方法，其特征在于，还包括步骤6，加热结束后，自动翻盖装置带动壶盖打开，直到水温降至预设温度值，自动翻盖装置带动壶盖关闭，主控电路根据水温传感器反馈的水温情况控制电磁加热装置对烧水壶加热以维持预设温度值。

10.根据权利要求9所述的全智能烧水装置的烧水系统的控制方法，其特征在于，所述预设温度值维持时间为1分钟至24小时。