CN107131653B - 燃气热水器的控制装置、燃气热水器及其水流量的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气热水器的控制装置、燃气热水器及其水流量的计算方法，控制装置包括超声波模拟前端、时间数字转换器、微处理器及用于相对设置在热水器的进水管两侧的第一超声波传感器和第二超声波传感器；超声波模拟前端控制连接第一超声波传感器和第二超声波传感器，超声波模拟前端与时间数字转换器连接；处理器连接超声波模拟前端、时间数字转换器；本发明能提高获得的水流量的精确度及延长热水器的使用寿命。

Description

燃气热水器的控制装置、燃气热水器及其水流量的计算方法

技术领域

本发明涉及燃气热水器技术领域，特别是涉及一种燃气热水器的控制装置、燃气热水器及其水流量的计算方法。

背景技术

燃气热水器是人们日常生活中普遍使用的家电之一，在使用过程中，为了保证用户的使用体验及安全，需要保证热水器的出水温度稳定。通常，出水温度是由热水器的控制装置根据进水管中的水流量控制燃气量的供给进行控制。现有的燃气热水器的控制装置多通过水流量传感器来获得水流量，水流量传感器主要由铜阀体、水流转子组件、稳流组件和霍尔元件组成，当水流过转子组件时，磁性转子转动，且转速跟水流量成线性关系，霍尔元件反馈相应的脉冲信号给控制器，再由控制器判断水流量的大小，以调节控制比例阀的电流，进而控制燃气气量。

然而，本发明人在实施本发明的过程中发现现有技术至少存在如下不足，水流经进水管时会接触到水流量传感器中的磁性转子等部件，长期下来，水流量传感器会结垢生锈，这将影响水流经磁性转子时产生的转速，进而导致霍尔感应元件的输出存在误差，因此获得的水流量的精确度低，且缩短了燃气热水器的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是要提供一种燃气热水器的控制装置，能够有效地提高获得的水流量的精确度，以及延长燃气热水器的使用寿命。

本发明所要解决的第二个技术问题是要提供一种燃气热水器，能够提高获得的水流量的精确度，从而有效地保证热水器的出水温度稳定，以及延长使用寿命。

本发明所要解决的第三个技术问题是要提供一种燃气热水器的水流量的计算方法，能够精确地计算水流量。

上述第一个技术问题通过以下技术方案进行解决：

一种燃气热水器的控制装置，其特征在于，包括超声波模拟前端、时间数字转换器、微处理器、以及用于相对设置在燃气热水器的进水管两侧的第一超声波传感器和第二超声波传感器；

所述超声波模拟前端具有触发信号输入端、第一驱动端、第二驱动端、第一超声波信号检测端、第二超声波信号检测端、计时触发信号输出端和第一数据传输端；所述时间数字转换器具有检测触发信号输出端、时间间隔测量端和第二数据传输端；所述微处理器具有第三数据传输端和第四数据传输端；

所述超声波模拟前端的触发信号输入端连接所述时间数字转换器的检测触发信号输出端，所述第一驱动端连接所述第一超声波传感器的使能端，所述第二驱动端连接所述第二超声波传感器的使能端，所述第一超声波信号检测端连接所述第一超声波传感器的信号反馈端，所述第二超声波信号检测端连接所述第二超声波传感器的信号反馈端，所述计时触发信号输出端连接所述时间数字转换器的时间间隔测量端，所述第一数据传输端连接所述微处理器的第四数据传输端；所述时间数字转换器的第二数据传输端连接所述微处理器的第三数据传输端。

本发明所述的燃气热水器的控制装置与背景技术相比所产生的有益效果：

上述燃气热水器的控制装置通过用于相对设置在燃气热水器的进水管两侧的超声波传感器对进水管中的水流进行高精度的水流量检测，且在检测过程中，超声波传感器无需接触进水管中的水流，因此减少了水垢附着、生锈对检测精度的影响，从而有效地提高了获得的水流量的精确度；并且降低了水流量测量组件的损坏机率，从而有效地延长了燃气热水器的使用寿命；另外，通过设置时间数字转换器，可以用来实现灵敏度高地捕捉计时的开启时间点和停止信号，从而利于水流量的精确计算。

在其中一个实施例中，所述控制装置还包括用于设置在所述燃气热水器的进水口处的温度传感器；所述微处理器具有ADC采样端，所述温度传感器连接所述微处理器的ADC采样端。

本实施例中的燃气热水器的控制装置，通过用于设置在燃气热水器的进水口处的温度传感器采集进水温度，从而在计算水流量时，根据采集到的进水温度进行相应的温度补偿，能够克服流体温度对超声波信号的传播速度的影响，从而有效地提高了计算获得的水流量的精确度。

在其中一个实施例中，所述控制装置还包括出水量控制模块和燃气量控制模块；

所述微处理器具有出水量控制端和燃气量控制端；

所述微处理器的出水量控制端连接所述出水量控制模块的受控端，所述燃气量控制端连接所述燃气量控制模块的受控端。

本实施例中的燃气热水器的控制装置，通过设置出水量控制模块和燃气量控制模块，能够根据微处理器输出的水流量准确地控制出水的水量以及燃气的供给量，以保证燃气热水器的出水温度稳定。

在其中一个实施例中，所述出水量控制模块包括水比例阀驱动电路和水比例阀；

所述水比例阀驱动电路具有第一控制信号输入端和第一阀门控制端；

所述水比例阀驱动电路的第一控制信号输入端为所述出水量控制模块的受控端，所述第一阀门控制端连接所述水比例阀的受控端。

在其中一个实施例中，所述燃气量控制模块包括燃气比例阀驱动单元和燃气比例阀；

所述燃气比例阀驱动单元具有第二控制信号输入端和第二阀门控制端；

所述燃气比例阀驱动单元的第二控制信号输入端为所述燃气量控制模块的受控端，所述第二阀门控制端连接所述燃气比例阀的受控端。

上述第二个技术问题通过以下技术方案进行解决：

一种燃气热水器，包括燃气热水器本体和上述燃气热水器的控制装置；

所述燃气热水器本体上设有进水管，所述燃气热水器的控制装置中的第一超声波传感器和第二超声波传感器相对设置在所述燃气热水器的进水管的两侧。

上述燃气热水器通过在进水管的两侧相对设置两个超声波传感器，以此来对进水管中的水流进行高精度的水流量检测，在检测过程中，超声波传感器无需接触进水管中的水流，因此，减少了水垢附着及锈渍对检测精度的影响，提高了获得的水流量的精确度，从而有效地保证了热水器的出水温度稳定；并且降低了水流量测量组件的损坏机率，从而有效地延长了燃气热水器的使用寿命；另外，通过设置时间数字转换器，可以用来实现灵敏度高地捕捉计时的开启时间点和停止信号，从而利于水流量的精确计算。

在其中一个实施例中，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器与所述进水管的管壁的夹角均为45°。

本实施例中的燃气热水器，其第一超声波传感器和第二超声波传感器均与所述进水管管壁呈45°夹角安装，安装方式简单，容易操作，并且能够保证两个超声波传感器可以顺利地接收到彼此发出的超声波信号，大大降低了超声波信号在传播过程中碰到其他障碍物(如进水管的管壁)的机率，提高了水流量检测的可靠性。

上述第三个技术问题通过以下技术方案进行解决：

一种燃气热水器的水流量的计算方法，适用于上述燃气热水器的控制装置，所述根据时间数字转换器发出的第一触发信号触发超声波模拟前端，使得所述超声波模拟前端驱动第一超声波传感器发射超声波信号及控制所述时间数字转换器启动计时；

当第二超声波传感器接收到所述第一超声波传感器发射的超声波信号时，由所述超声波模拟前端控制所述时间数字转换器停止计时，并由所述时间数字转换器生成第一时间间隔；

根据所述时间数字转换器发出的第二触发信号触发所述超声波模拟前端，使得所述超声波模拟前端驱动所述第二超声波传感器发射超声波信号及控制所述时间数字转换器启动计时；

当所述第一超声波传感器接收到所述第二超声波传感器发射的超声波信号时，由所述超声波模拟前端控制所述时间数字转换器停止计时，并由所述时间数字转换器生成第二时间间隔；

由所述微处理器根据所述时间数字转换器发送的第一时间间隔和第二时间间隔计算所述燃气热水器的进水管中的水流量。

本发明所述的燃气热水器的水流量的计算方法与背景技术相比所产生的有益效果：

上述燃气热水器的水流量的计算方法通过获取由第一超声波传感器发射超声波信号且第二超声波传感器接收超声波信号时，超声波信号在进水管中传播的时间间隔，以及由第二超声波传感器发射超声波信号且第一超声波传感器接收超声波信号时，超声波信号在进水管中传播的第二时间间隔，再根据两个时间间隔数据计算燃气热水器的进水管中的水流量。上述方法基于在燃气热水器的进水管的两侧相对设置第一超声波传感器和第二超声波传感器，而在检测过程中，超声波传感器无需接触进水管中的水流，因此，减少了水垢附着及锈渍对检测精度的影响，提高了计算获得的水流量的精确度。

在其中一个实施例中，所述控制装置还包括用于设置在所述燃气热水器的进水口处的温度传感器；所述微处理器具有ADC采样端，所述温度传感器连接所述微处理器的ADC采样端；所述计算方法还包括：

所述微处理器通过所述温度传感器采集所述燃气热水器的进水管中的水流的温度数据，并根据所述进水管中的水流的温度数据计算温度补偿修正值；

所述由所述微处理器根据所述时间数字转换器发送的第一时间间隔和第二时间间隔计算所述燃气热水器的进水管中的水流量，具体为：

由所述微处理器根据所述时间数字转换器发送的第一时间间隔、第二时间间隔、以及所述温度补偿修正值计算所述燃气热水器的进水管中的水流量。

本实施例中的燃气热水器的水流量的计算方法，还结合设置在燃气热水器的进水口处的温度传感器所采集的进水温度来计算水流量，能够提高计算所用的超声波信号的传播速度的准确性，从而有效地提高了计算获得的水流量的精确度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的燃气热水器的控制装置的一个框架示意图；

图2是本发明实施例提供的燃气热水器的控制装置的另一个框架示意图；

图3是本发明实施例提供的燃气热水器的控制装置的应用示意简图；

图4是本发明实施例提供的燃气热水器的水流量的计算方法的一个流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，是本发明实施例提供的燃气热水器的控制装置的一个框架示意图。

本实施例提供的燃气热水器的控制装置，包括超声波模拟前端101、时间数字转换器102、微处理器103、以及用于相对设置在燃气热水器的进水管201两侧的第一超声波传感器104和第二超声波传感器105；

所述超声波模拟前端101具有触发信号输入端、第一驱动端、第二驱动端、第一超声波信号检测端、第二超声波信号检测端、计时触发信号输出端和第一数据传输端；所述时间数字转换器102具有检测触发信号输出端、时间间隔测量端和第二数据传输端；所述微处理器103具有第三数据传输端和第四数据传输端；

所述超声波模拟前端101的触发信号输入端连接所述时间数字转换器102的检测触发信号输出端，所述第一驱动端连接所述第一超声波传感器104的使能端，所述第二驱动端连接所述第二超声波传感器105的使能端，所述第一超声波信号检测端连接所述第一超声波传感器104的信号反馈端，所述第二超声波信号检测端连接所述第二超声波传感器105的信号反馈端，所述计时触发信号输出端连接所述时间数字转换器102的时间间隔测量端，所述第一数据传输端连接所述微处理器的第四数据传输端；所述时间数字转换器102的第二数据传输端连接所述微处理器103的第三数据传输端。

需要说明的是，在实际应用中，第一超声波传感器104和第二超声波传感器105相对设置在燃气热水器的进水管的两外侧，并且二者均能够接收到彼此发出的超声波信号。另外，两者均能发出具有固有频率的超声波信号，且第一超声波传感器104发出的超声波信号的传输方向与进水管中的水流方向呈α夹角，第二超声波传感器105发出的超声波信号的传输方向与进水管中的水流的反方向呈α夹角。例如，第一超声波传感器104和第二超声波传感器105与燃气热水器的进水管的管壁的夹角均为45°，且第一超声波传感器104和第二超声波传感器105相互对准，以实现对射，并且第一超声波传感器104发出的超声波信号的传输方向与进水管中的水流方向的夹角α为45°，第二超声波传感器105发出的超声波信号的传输方向与进水管中的水流的反方向的夹角α为45°。

在本实施例中，第一超声波传感器104为收发一体的超声波传感器，用于发射具有固有频率的超声波信号，以及接收第二超声波传感器105发射的超声波信号，第二超声波传感器105与第一超声波传感器104的结构及功能均类似，此处不加赘述。由第一超声波传感器104发出超声波信号，当第二超声波传感器105接收到第一超声波传感器104发出的超声波信号时，可以获得该超声波信号在进水管中传播所用的时间间隔，即顺流时的传播时间；由第二超声波传感器105发出超声波信号，当第一超声波传感器104接收到第二超声波传感器105发出的超声波信号时，可以获得该超声波信号在进水管中传播所用的时间间隔，即逆流时的传播时间。

在本实施例中，超声波模拟前端101用于接收时间数字转换器102发送的触发信号，并根据相应的触发信号驱动相应的超声波传感器发射超声波信号(下文以驱动第一超声波传感器104为例)，与此同时，输出START信号触发时间数字转换器102启动时间测量，以及在第二超声波传感器105接收到第一超声波传感器104发射的超声波信号时，对回波信号进行放大及过滤处理，并输出STOP信号触发时间数字转换器102停止时间测量。驱动第二超声波传感器105同理，此处不加赘述。

需要说明的是，超声波模拟前端101的计时触发信号输出端用于输出计时启动信号和计时停止信号至时间数字转换器102。另外，超声波模拟前端101还包括使能端，相应的，微处理器103还具有第一使能控制端；超声波模拟前端101的第一数据传输端连接微处理器103的第四数据传输端，以接收微处理器103发送的初始化设置(如工作模式和工作状态的配置数据)，具体实施时，超声波模拟前端101和微处理器103可以通过SPI接口进行数据通信；超声波模拟前端101的使能端连接微处理器103的第一使能控制端，用于接收微处理器103发送的使能信号，以进入工作状态。优选地，超声波模拟前端101的型号为TDC0。

在本实施例中，时间数字转换器102用于触发超声波模拟前端101，使得超声波模拟前端101驱动第一超声波传感器104和第二超声波传感器105，以及，用于接收超声波模拟前端101发送的计时启动信号和计时停止信号，以计算生成启停的时间间隔，并将生成的时间间隔发送至微处理器103。

需要说明的是，与超声波模拟前端101对应的，时间数字转换器102的时间间隔测量端用于接收超声波模拟前端101发送的计时启动信号和计时停止信号。另外，时间数字转换器102的第二数据传输端还可以用于接收微处理器103发送的数据，如初始化设置以及相应的功能控制指令，相应地，微处理器103的第三数据传输端用于向时间数字转换器102发送数据，具体实施时，时间数字转换器102和微处理器103可以通过SPI接口进行数据通信。再则，时间数字转换器102还具有使能端和中断请求端，相应地，微处理器103还具有第二使能控制端和中断端；时间数字转换器102的使能端连接微处理器103的第二使能控制端，用于接收微处理器103发送的使能信号，以进入工作状态；时间数字转换器102的中断请求端连接微处理器103的中断端。并且，时间数字转换器102对信号的捕捉灵敏度高，且能进行高精度的数据运算转换，优选地，时间数字转换器102的型号为TDC7200。

在本实施例中，微处理器103用于对时间数字转换器102发送的时间间隔进行处理，并根据超声波传播的速度和接收到的时间间隔计算水流量。具体实施时，其第三数据传输端还用于接收时间数字转换器102发送的时间间隔。

在本实施例提供的燃气热水器的控制装置的工作原理如下：

微处理器103分别对超声波模拟前端101及时间转换器102初始化，使能时间数字转换器102发出相应的触发信号至超声波模拟前端101，超声波模拟前端101根据接收到的触发信号先驱动第一超声波传感器104发射超声波信号，与此同时，超声波模拟前端101输出START信号触发时间数字转换器102启动计时；当第二超声波传感器105接收到第一超声波传感器104发射的超声波信号，反馈至超声波模拟前端101第一超声波信号反馈端，超声波模拟前端101根据接收到的反馈信号输出STOP信号触发时间数字转换器102停止计时，时间数字转换器102根据启动计时和停止计时的时间点生成第一时间间隔，触发中断，使微处理器103读取测量结果；而后，超声波模拟前端101再根据时间数字转换器102发出的相应触发信号驱动第二超声波传感器105发射超声波信号，与此同时，控制时间数字转换器102启动计时；当第一超声波传感器104接收到第二超声波传感器105发射的超声波信号，反馈至超声波模拟前端101第二超声波反馈端，超声波模拟前端101根据接收到的反馈信号控制时间数字转换器102停止计时，时间数字转换器102根据启动计时和停止计时的时间点生成第二时间间隔，触发中断，使微处理器103读取测量结果；微处理器103根据超声波的传播速度和接收到的第一时间间隔以及第二时间间隔计算燃气热水器的进水管中的瞬时水流量。

综上所述，本实施例提供的燃气热水器的控制装置，通过用于相对设置在燃气热水器的进水管两侧的超声波传感器对进水管中的水流进行高精度的水流量检测，且在检测过程中，超声波传感器无需接触进水管中的水流，因此减少了水垢附着、生锈对检测精度的影响，从而有效地提高了获得的水流量的精确度；并且降低了水流量测量组件的损坏机率，从而有效地延长了燃气热水器的使用寿命。

为进一步对本发明的方案进行更详细的说明，请参阅图2，下文对本发明的一些优选实施例进行具体描述或举例说明。

在其中一个实施例中，所述控制装置还包括用于设置在所述燃气热水器的进水口处的温度传感器106；微处理器103具有ADC采样端；所述温度传感器106连接到微处理器103的ADC采样端。

需要说明的是，发明人在实施本发明的过程中发现，当超声波在流体中传播时，在不同的流体温度下，超声波的传播速度会有所不同。换言之，若在某段时间里，进水管中的实际的水流量恒定为Q，但是水温在某个范围内变化(如3℃～15℃)，这将导致计算得到的水流量也在一定范围内变化(如Q1～Q2，Q1不等于Q2)，导致计算数据有偏差。因此，在本实施例中，增加用于设置在燃气热水器的进水口处的温度传感器106，实时采集进水温度，进而实现根据每个时刻对应的进水温度对水流量的计算进行相应的温度补偿，能够克服流体温度对超声波信号的传播速度的影响，从而进一步提高了计算获得的水流量的精确度。

具体实施时，微处理器103采集温度传感器106的温度AD值获得燃气热水器进水管的水流温度数据，根据温度数据选择合适的温度补偿系数；而后，微处理器103分别对超声波模拟前端101及时间数字转换器102初始化，获取该环境温度下的第一时间间隔和第二时间间隔(具体工作过程同上文所述，此处不加赘述)；进而，微处理器103根据超声波传播速度、第一时间间隔、第二时间间隔、以及温度补偿修正系数计算燃气热水器的进水管中的水流量。

接下来详细说明根据超声波传播速度、第一时间间隔、第二时间间隔、以及温度补偿修系数计算燃气热水器的进水管中的水流量的方法：

假设微处理器103根据水温变化需要的温度补偿修正值为K，水流方向平行于进水管的管轴，静止流体中超声波的声速为c，水流速度为v，超声波的传播方向与管轴线的夹角为α，管轴的直径为D，超声波在管壁内和电脉冲信号在电路中传输所产生的滞后时间的总和为τ。则：

顺流时的传播时间(即第一时间间隔)为：

逆流时的传播时间(即第二时间间隔)为：

顺流与逆流的时间差为：

其中，(c＞＞v)；

即

因此，水流量的计算公式为：

其中，超声波的声速c受水流温度变化的影响，当进水温度发生变化时，超声波在该水流中的传播速度也会发生变化，因此需要根据进水温度对水流量检测进行温度补偿修正。

在其中一个实施例中，所述控制装置还包括出水量控制模块和燃气量控制模块；

所述微处理器103具有出水量控制端和燃气量控制端；

所述微处理器103的出水量控制端连接所述出水量控制模块的受控端，所述燃气量控制端连接所述燃气量控制模块的受控端。

进一步地，所述出水量控制模块包括水比例阀驱动电路109和水比例阀110；

所述水比例阀驱动电路109具有第一控制信号输入端和第一阀门控制端；

所述水比例阀驱动电路109的第一控制信号输入端为所述出水量控制模块的受控端，所述第一阀门控制端连接所述水比例阀110的受控端。

进一步地，所述燃气量控制模块包括燃气比例阀驱动电路107和燃气比例阀108；

所述燃气比例阀驱动电路107具有第二控制信号输入端和第二阀门控制端；

所述燃气比例阀驱动电路107的第二控制信号输入端为所述燃气量控制模块的受控端，所述第二阀门控制端连接所述燃气比例阀108的受控端。

在本实施例中，微处理器103通过超声波模拟前端101及时间数字转换器采集并计算水流量信息，并根据用户设置的目标出水温度、检测到的实际出水温度以及接收到的水流量控制水比例阀驱动电路109和燃气比例阀驱动电路107，相应调节水比例阀110和燃气比例阀108的阀值流量开度，以保持出水温度稳定。

本实施例中的燃气热水器的控制装置，通过设置微处理器103、出水量控制模块和燃气量控制模块，根据水流量准确地控制出水的水量以及燃气的供给量，以保证燃气热水器的出水温度稳定。

请参阅图3，是本发明实施例提供的燃气热水器的控制系统原理示意简图。

本实施例提供的燃气热水器，包括燃气热水器本体和上述实施例所提供的燃气热水器的控制装置；

所述燃气热水器本体上设有进水管201，所述燃气热水器的控制装置中的第一超声波传感器104和第二超声波传感器105相对设置在所述燃气热水器的进水管201的两侧。

本实施例提供的燃气热水器通过在进水管201的两侧相对设置两个超声波传感器，以此来对进水管201中的水流进行高精度的水流量检测，在检测过程中，超声波传感器无需接触进水管201中的水流，因此，减少了水垢附着及锈渍对检测精度的影响，提高了获得的水流量的精确度，从而有效地保证了热水器的出水温度稳定；并且降低了水流量测量组件的损坏机率，从而有效地延长了燃气热水器的使用寿命。

在其中一个实施例中，所述第一超声波传感器104和所述第二超声波传感器105与所述进水管201的管壁的夹角均为45°。

本实施例中的燃气热水器，其第一超声波传感器104和第二超声波传感器105均与所述进水管201管壁呈45°夹角安装，安装方式简单，容易操作，并且能够保证两个超声波传感器可以顺利地接收到彼此发出的超声波信号，大大降低了超声波信号在传播过程中碰到其他障碍物(如进水管201的管壁)的机率，提高了水流量检测的可靠性。

请参阅图4，是本发明实施例提供的燃气热水器的水流量的计算方法的一个流程图。

本实施例提供的燃气热水器的水流量的计算方法，适用于上述实施例所提供的燃气热水器的控制装置(请一并参阅图1)，所述计算方法包括：

S11、根据时间数字转换器102发出的第一触发信号触发超声波模拟前端101，使得所述超声波模拟前端101驱动第一超声波传感器104发射超声波信号及控制所述时间数字转换器102启动计时；

S12、当第二超声波传感器105接收到所述第一超声波传感器104发射的超声波信号时，由所述超声波模拟前端101控制所述时间数字转换器102停止计时，并由所述时间数字转换器102生成第一时间间隔；

S13、根据所述时间数字转换器102发出的第二触发信号触发所述超声波模拟前端101，使得所述超声波模拟前端101驱动所述第二超声波传感器105发射超声波信号及控制所述时间数字转换器102启动计时；

S14、当所述第一超声波传感器104接收到所述第二超声波传感器105发射的超声波信号时，由所述超声波模拟前端101控制所述时间数字转换器102停止计时，并由所述时间数字转换器102生成第二时间间隔；

S15、由所述微处理器103根据所述时间数字转换器102发送的第一时间间隔和第二时间间隔计算所述燃气热水器的进水管201中的水流量。

本实施例提供的燃气热水器的水流量的计算方法通过获取由第一超声波传感器104发射超声波信号且第二超声波传感器105接收超声波信号时，超声波信号在进水管201中传播的时间间隔，以及由第二超声波传感器105发射超声波信号且第一超声波传感器104接收超声波信号时，超声波信号在进水管201中传播的第二时间间隔，再根据两个时间间隔数据计算燃气热水器的进水管201中的水流量。上述方法基于在燃气热水器的进水管201的两侧相对设置第一超声波传感器104和第二超声波传感器105，而在检测过程中，超声波传感器无需接触进水管201中的水流，因此，减少了水垢附着及锈渍对检测精度的影响，提高了计算获得的水流量的精确度。

本实施例中的燃气热水器的水流量的计算方法，还结合设置在燃气热水器的进水口处的温度传感器106所采集的进水温度来计算水流量，能够提高计算所用的超声波信号的传播速度的准确性，从而有效地提高了计算获得的水流量的精确度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种燃气热水器的控制装置，其特征在于，包括超声波模拟前端、时间数字转换器、微处理器、以及用于相对设置在燃气热水器的进水管两侧的第一超声波传感器和第二超声波传感器；

所述超声波模拟前端具有触发信号输入端、第一驱动端、第二驱动端、第一超声波信号检测端、第二超声波信号检测端、计时触发信号输出端和第一数据传输端；所述时间数字转换器具有检测触发信号输出端、时间间隔测量端和第二数据传输端；所述微处理器具有第三数据传输端和第四数据传输端；

所述超声波模拟前端的触发信号输入端连接所述时间数字转换器的检测触发信号输出端，所述第一驱动端连接所述第一超声波传感器的使能端，所述第二驱动端连接所述第二超声波传感器的使能端，所述第一超声波信号检测端连接所述第一超声波传感器的信号反馈端，所述第二超声波信号检测端连接所述第二超声波传感器的信号反馈端，所述计时触发信号输出端连接所述时间数字转换器的时间间隔测量端，所述第一数据传输端连接所述微处理器的第四数据传输端；所述时间数字转换器的第二数据传输端连接所述微处理器的第三数据传输端；

所述控制装置还包括用于设置在所述燃气热水器的进水口处的温度传感器；所述微处理器具有ADC采样端，所述温度传感器连接所述微处理器的ADC采样端；

其中，根据时间数字转换器发出的第一触发信号触发超声波模拟前端，使得所述超声波模拟前端驱动第一超声波传感器发射超声波信号及控制所述时间数字转换器启动计时；

当第二超声波传感器接收到所述第一超声波传感器发射的超声波信号时，由所述超声波模拟前端控制所述时间数字转换器停止计时，并由所述时间数字转换器生成第一时间间隔；

根据所述时间数字转换器发出的第二触发信号触发所述超声波模拟前端，使得所述超声波模拟前端驱动所述第二超声波传感器发射超声波信号及控制所述时间数字转换器启动计时；

当所述第一超声波传感器接收到所述第二超声波传感器发射的超声波信号时，由所述超声波模拟前端控制所述时间数字转换器停止计时，并由所述时间数字转换器生成第二时间间隔；

所述微处理器通过所述温度传感器采集所述燃气热水器的进水管中的水流的温度数据，并根据所述进水管中的水流的温度数据计算温度补偿修正值；

由所述微处理器根据所述时间数字转换器发送的第一时间间隔、第二时间间隔以及所述温度补偿修正值计算所述燃气热水器的进水管中的水流量，其计算公式为：

其中，Q为所述燃气热水器的进水管中的水流量，Δt为所述第一时间间隔与所述第二时间间隔之间的时间差，k为温度补偿修正值，c为静止流体中超声波的声速，α为所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器之间收发的超声波信号的传播方向与燃气热水器的进水管的管轴线的夹角，D为燃气热水器的进水管的管轴的直径。

2.如权利要求1所述的燃气热水器的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括出水量控制模块和燃气量控制模块；

所述微处理器具有出水量控制端和燃气量控制端；

所述微处理器的出水量控制端连接所述出水量控制模块的受控端，所述燃气量控制端连接所述燃气量控制模块的受控端。

3.如权利要求2所述的燃气热水器的控制装置，其特征在于，所述出水量控制模块包括水比例阀驱动电路和水比例阀；

所述水比例阀驱动电路具有第一控制信号输入端和第一阀门控制端；

所述水比例阀驱动电路的第一控制信号输入端为所述出水量控制模块的受控端，所述第一阀门控制端连接所述水比例阀的受控端。

4.如权利要求2所述的燃气热水器的控制装置，其特征在于，所述燃气量控制模块包括燃气比例阀驱动单元和燃气比例阀；

所述燃气比例阀驱动单元具有第二控制信号输入端和第二阀门控制端；

所述燃气比例阀驱动单元的第二控制信号输入端为所述燃气量控制模块的受控端，所述第二阀门控制端连接所述燃气比例阀的受控端。

5.一种燃气热水器，其特征在于，包括燃气热水器本体和如权利要求1至4任一项所述的燃气热水器的控制装置；

所述燃气热水器本体上设有进水管，所述燃气热水器的控制装置中的第一超声波传感器和第二超声波传感器相对设置在所述燃气热水器的进水管的两侧。

6.如权利要求5所述的燃气热水器，其特征在于，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器与所述进水管的管壁的夹角均为45°。

7.一种燃气热水器的水流量的计算方法，其特征在于，适用于如权利要求1所述的燃气热水器的控制装置，所述计算方法包括：

根据时间数字转换器发出的第一触发信号触发超声波模拟前端，使得所述超声波模拟前端驱动第一超声波传感器发射超声波信号及控制所述时间数字转换器启动计时；

当第二超声波传感器接收到所述第一超声波传感器发射的超声波信号时，由所述超声波模拟前端控制所述时间数字转换器停止计时，并由所述时间数字转换器生成第一时间间隔；

根据所述时间数字转换器发出的第二触发信号触发所述超声波模拟前端，使得所述超声波模拟前端驱动所述第二超声波传感器发射超声波信号及控制所述时间数字转换器启动计时；

当所述第一超声波传感器接收到所述第二超声波传感器发射的超声波信号时，由所述超声波模拟前端控制所述时间数字转换器停止计时，并由所述时间数字转换器生成第二时间间隔；

所述微处理器通过所述温度传感器采集所述燃气热水器的进水管中的水流的温度数据，并根据所述进水管中的水流的温度数据计算温度补偿修正值；

由所述微处理器根据所述时间数字转换器发送的第一时间间隔、第二时间间隔以及所述温度补偿修正值计算所述燃气热水器的进水管中的水流量，其计算公式为：

其中，Q为所述燃气热水器的进水管中的水流量，Δt为所述第一时间间隔与所述第二时间间隔之间的时间差，k为温度补偿修正值，c为静止流体中超声波的声速，α为所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器之间收发的超声波信号的传播方向与燃气热水器的进水管的管轴线的夹角，D为燃气热水器的进水管的管轴的直径。

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