CN105942855A - 一种饮料调温机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种饮料调温机及其控制方法，包括用于对饮料进行调温的液体制冷加热单元和对设备产生的无用热量进行冷却的冷却单元；所述液体制冷加热单元包括互相连接的储水槽、第二水冷头、微型潜水泵，所述冷却单元包括互相连接的水冷泵、散热水排和第一水冷头，所述第一水冷头与第二水冷头之间设置半导体制冷片，散热水排下部设置有风扇，风扇下部为控制电路，控制电路包括单片机和与单片机电连接的按键电路、H桥电路、负载驱动电路、温度传感器和OLED显示模块。使用时，启动制热/制冷功能，H桥通过正向/反向电流，实现制热/制冷工序。本发明功能强大，操作简单，散热良好，运行稳定，可靠性好，可实现饮料的自动调温，设计人性化。

Description

一种饮料调温机及其控制方法

技术领域

本发明涉及饮料机技术领域，尤其涉及一种饮料调温机及其控制方法。

背景技术

随着生活水准的日益提高，在家庭、办公室及其它公共场所被广泛使用的普通纯净水饮水机已不能满足人们更高的要求，而且随着生活节奏日益加快，时间对于人来说是相当重要的，冲调饮料的时候会浪费很多时间，而且冲调饮料时温度不是很好控制，容易造成太烫或者太冷，浪费了人们很多时间，所以设计一种可以控制温度的饮料机，就成为了一个急需解决的难题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种饮料调温机及其控制方法，可以有效解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供了一种饮料调温机，其特征在于：包括用于对饮料进行调温的液体制冷加热单元和对设备产生的无用热量进行冷却的冷却单元；所述液体制冷加热单元包括储水槽、第二水冷头、微型潜水泵，所述储水槽上部通过管道与第二水冷头一端连接，所述第二水冷头另一端通过管道与微型潜水泵一端连接，所述微型潜水泵另一端与储水槽连接使得需要制冷加热的液体返回到储水槽中；所述冷却单元包括水冷泵、散热水排和第一水冷头，所述水冷泵输出口通过管道与散热水排输入口连接，所述散热水排输出口通过管道与第一水冷头输入口连接，所述第一水冷头输出口通过管道与水冷泵输入口连接；所述第一水冷头与第二水冷头之间设置半导体制冷片；所述散热水排下部设置有风扇，所述风扇下部为控制电路，所述控制电路包括单片机和与单片机电连接的按键电路、H桥电路、负载驱动电路，所述单片机还与温度传感器与OLED显示模块电连接。

上述的一种饮料调温机，其特征在于：所述温度传感器设置在储水槽上。

上述的一种饮料调温机，其特征在于：所述OLED显示模块设置在散热水排上。

上述的一种饮料调温机，其特征在于：所述温度传感器、OLED显示模块、按键电路、H桥电路、负载驱动电路、单片机均与电源电路电连接。

上述的一种饮料调温机，其特征在于：所述储水槽上通过管道连接有放水口。

上述的一种饮料调温机，其特征在于：所述单片机为STC90C58RD+芯片。

上述的一种饮料调温机，其特征在于：所述温度传感器为DS18B20。

上述的一种饮料调温机，其特征在于：所述负载驱动电路为基于大功率场效应管IRF540的驱动电路。

一种饮料调温机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、进入主界面，等待按键选择功能；

S2、启动制冷和制热功能，以及冷热选择设置功能；

S3、若选择制热功能，H桥通过正向电流，水冷风扇启动，循环泵启动，实现制热工序；

S4、若选择制冷功能，H桥通过反向电流，水冷风扇启动，循环泵启动，实现制冷工序；

S5、步骤S3和S4的进行制热或者制冷工序后，判断液体是否达到所需温度，若未达到继续步骤S3和S4工序，若达到则停止所有负载工作。

本发明的有益效果是：

本发明功能强大，操作简单，散热良好，运行稳定，可靠性好，制热制冷效果好，可实现饮料的自动调温，设计人性化，便于推广使用。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的前视结构示意图。

图2是本发明的俯视结构示意图。

图3是本发明的后视结构示意图。

图4是本发明的控制电路原理框图。

图5是本发明的控制方法流程图。

图6是本发明的单片机及其外围电路原理图。

图7是本发明的负载驱动电路原理图。

图8是本发明的H桥电路原理图。

图9是本发明的电源电路原理图。

具体实施方式

如图1-5所示，一种饮料调温机，其特征在于：包括用于对饮料进行调温的液体制冷加热单元和对设备产生的无用热量进行冷却的冷却单元；所述液体制冷加热单元包括储水槽5、第二水冷头32、微型潜水泵10，所述储水槽5上部通过管道与第二水冷头32一端连接，所述第二水冷头32另一端通过管道与微型潜水泵10一端连接，所述微型潜水泵10另一端与储水槽5连接使得需要制冷加热的液体返回到储水槽5中；所述冷却单元包括水冷泵9、散热水排2和第一水冷头31，所述水冷泵9输出口通过管道与散热水排2输入口连接，所述散热水排2输出口通过管道与第一水冷头31输入口连接，所述第一水冷头31输出口通过管道与水冷泵9输入口连接；所述第一水冷头31与第二水冷头32之间设置半导体制冷片4；所述散热水排2下部设置有风扇1，所述风扇1下部为控制电路，所述控制电路包括单片机15和与单片机15电连接的按键电路12、H桥电路13、负载驱动电路14，所述单片机15还与温度传感器7与OLED显示模块8电连接。

本实施例中，所述温度传感器7设置在储水槽5上。

本实施例中，所述OLED显示模块8设置在散热水排2上。

本实施例中，所述温度传感器7、OLED显示模块8、按键电路12、H桥电路13、负载驱动电路14、单片机15均与电源电路11电连接。

本实施例中，所述储水槽5上通过管道连接有放水口6。

本实施例中，所述单片机15为STC90C58RD+芯片，所述温度传感器7为DS18B20。如图6所示，主控制器采用STC90C58RD+，此款型号是兼容51内核的增强版单片机，元件封装采用贴片式LQFP-44，大幅度减小在电路板中占用面积。Y1与其周围电路构成单片机时钟电路，用于产生稳定的时钟信号。单片机9脚为复位引脚，由C8与R28组成了RC上点复位电路，按下RST后，可以实现手动复位。P9为单片机系统的程序下载接口，S1可以将单片机电源与外部电源隔离，避免下载程序时电脑USB过载导致蓝屏。温度传感器使用DS18B20，该器件具有精度高，体积小，硬件电路简单等特点，可使用单总线协议操作。人机交互部分使用OLED显示，按键在不同页面的功能在屏幕右方显示，操作简单，响应速度快。另外，还有6个LED组成了程序指示灯，用于指示当前程序运行进度信息，方便调试程序。

本实施例中，所述负载驱动电路14为基于大功率场效应管IRF540的驱动电路。如图7所示，为负载驱动电路原理图。由于该装置工作电流大，瞬时冲击电流大，所造成的干扰也就强，负载驱动部分使用了光耦隔离电信号，间接的将信号隔离开，由于单片机上电复位瞬间IO为高电平状态，如果不采取措施保护，负载启动瞬间会将电源损坏。所以该电路使用Q2起到信号倒相的作用，同时可以起到驱动VT2的作用，保证VT2完全导通。电路中一共有5组类似的驱动电路，工作电流大，所以电路板部分走线使用了开窗不盖油的工艺，焊接时可以加厚铜箔，增大载流截面积，可使大电流通过。

如图8所示，为H桥电路原理图。IRF5210与IRF3710组成了对管结构，SW1与SW2的信号相同时，负载无电流通过。SW1与SW2信号相反时，即可改变电流方向。当电流正向流过制冷片时，A面制冷，B面制热。相反，当电流反向流过制冷片时，A面制热，B面制冷。该电路负载电流大，发热大，需要粗导线以及大面积散热片，所以该电路没有集成在主电路板上，而是单独接出，安装于水冷散热器下。

如图9所示，整机主电源使用了360W的开关电源，运行稳定且能量转换效率高，输出3组12V直流电可供使用。电路板上集成了一块稳压电路，将12V稳压到5V，供单片机电源部分使用。12V从P6处接入后，经过C3与C1滤波后，进入U1，电压从12V降至5V，再经过C4与C2抗干扰，LED1为电源指示灯。P10接口为板载风扇的电源。

本发明的工作原理是：

本发明可概括地包括对饮料进行调温的液体制冷加热单元和对设备产生的无用热量进行冷却的冷却单元。

液体制冷加热单元包括储水槽5、第二水冷头32、微型潜水泵10，储水槽5用于储存倒入的液体，第二水冷头32使需要制冷加热的液体在其中不停循环吸收需要的能量，微型潜水泵10用于给需要调节温度的液体循环时提供动力，可使储水槽5中的液体进入第二水冷头32，实现液体依次流过储水槽5、第二水冷头32、微型潜水泵10、储水槽5的循环，达到调温目的。

冷却单元包括水冷泵9、散热水排2和第一水冷头31，散热水排2冷却液循环时经过其中，加大冷却液与外界的接触面积，第一水冷头31冷却液在其中循环吸收半导体制冷片4工作时另一面产生的无用能量，水冷泵9用于循环冷却液，实现冷却液在水冷泵9、散热水排2和第一水冷头31之间循环流动，最终散热的目的。

第一水冷头31与第二水冷头32之间设置半导体制冷片4，半导体制冷片4产生使液体加热或制冷的能量。

另外，包括风扇1用于给散热水排2和控制电路进行散热，放水口6用于泄放储水槽5中的液体，温度传感器7实时监测液体温度，OLED显示模块8实时显示液体温度及相关控制信息。

本发明的控制方法为：

S1、进入主界面，等待按键选择功能；

S2、启动制冷和制热功能，以及冷热选择设置功能；

S3、若选择制热功能，H桥通过正向电流，水冷风扇启动，循环泵启动，实现制热工序；

S4、若选择制冷功能，H桥通过反向电流，水冷风扇启动，循环泵启动，实现制冷工序；

S5、步骤S3和S4的进行制热或者制冷工序后，判断液体是否达到所需温度，若未达到继续步骤S3和S4工序，若达到则停止所有负载工作。

本发明的饮料调温机电路部分采用了全自主设计的专用电路板，在直径90mm内实现了MCU控制大功率负载的功能，MCU使用宏晶公司生产的STC90C58RD+芯片，该芯片价格低廉且功能强大，运行稳定，抗干扰能力强。负载控制部分使用了大功率场效应管IRF540，其特点是导通内阻小，通过大电流时发热量低。电路板上方安装了一个直流风扇，可有效地将电路板产生的热量扇去，保证了电路能够稳定运行。

制冷片部分采用了类似驱动直流电机所使用的H桥电路，该电路由2对PMOS与NMOS管组成，输入两个相反的信号可改变2对管的导通顺序，从而起到改变电流方向的作用。H桥上方巧妙的使用来自水冷风扇吹出的风使其散热，风力强劲，很大程度上解决了MOS管发热严重的问题。

使用者操作部分使用了OLED与按键交互的形式，操作简单。通过安装在蓄水罐内的温度探头可显示实时水温信息，并且可以设置上限下限温度值。按键操作时有蜂鸣提示音，当水温达到设定温度后同样会有蜂鸣提示。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种饮料调温机，其特征在于：包括用于对饮料进行调温的液体制冷加热单元和对设备产生的无用热量进行冷却的冷却单元；所述液体制冷加热单元包括储水槽(5)、第二水冷头(32)、微型潜水泵(10)，所述储水槽(5)上部通过管道与第二水冷头(32)一端连接，所述第二水冷头(32)另一端通过管道与微型潜水泵(10)一端连接，所述微型潜水泵(10)另一端与储水槽(5)连接使得需要制冷加热的液体返回到储水槽(5)中；所述冷却单元包括水冷泵(9)、散热水排(2)和第一水冷头(31)，所述水冷泵(9)输出口通过管道与散热水排(2)输入口连接，所述散热水排(2)输出口通过管道与第一水冷头(31)输入口连接，所述第一水冷头(31)输出口通过管道与水冷泵(9)输入口连接；所述第一水冷头(31)与第二水冷头(32)之间设置半导体制冷片(4)；所述散热水排(2)下部设置有风扇(1)，所述风扇(1)下部为控制电路，所述控制电路包括单片机(15)和与单片机(15)电连接的按键电路(12)、H桥电路(13)、负载驱动电路(14)，所述单片机(15)还与温度传感器(7)与OLED显示模块(8)电连接。

2.如权利要求1所述的一种饮料调温机，其特征在于：所述温度传感器(7)设置在储水槽(5)上。

3.如权利要求1所述的一种饮料调温机，其特征在于：所述OLED显示模块(8)设置在散热水排(2)上。

4.如权利要求1所述的一种饮料调温机，其特征在于：所述温度传感器(7)、OLED显示模块(8)、按键电路(12)、H桥电路(13)、负载驱动电路(14)、单片机(15)均与电源电路(11)电连接。

5.如权利要求1所述的一种饮料调温机，其特征在于：所述储水槽(5)上通过管道连接有放水口(6)。

6.如权利要求1所述的一种饮料调温机，其特征在于：所述单片机(15)为STC90C58RD+芯片。

7.如权利要求1所述的一种饮料调温机，其特征在于：所述温度传感器(7)为DS18B20。

8.如权利要求1所述的一种饮料调温机，其特征在于：所述负载驱动电路(14)为基于大功率场效应管IRF540的驱动电路。

9.一种饮料调温机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、进入主界面，等待按键选择功能；

S2、启动制冷和制热功能，以及冷热选择设置功能；

S3、若选择制热功能，H桥通过正向电流，水冷风扇启动，循环泵启动，实现制热工序；

S4、若选择制冷功能，H桥通过反向电流，水冷风扇启动，循环泵启动，实现制冷工序；

S5、步骤S3和S4的进行制热或者制冷工序后，判断液体是否达到所需温度，若未达到继续步骤S3和S4工序，若达到则停止所有负载工作。