CN107736803A - 饮水机的控制方法及饮水机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种饮水机的控制方法及饮水机，属于饮水机及其控制方法技术领域，为解决现有饮水机无法自动接水的问题而设计。本发明饮水机的控制方法先使用激光或超声波测量计算得到接水容器的高度值，根据接水容器的高度值得到预设接水量对应的水位高度值；然后在出水过程中实时测量计算接水容器中的水位高度，当所测得的水位高度大于等于预设接水量对应的水位高度值时停止出水。本发明饮水机包括能旋转且能产生激光的激光源、或能旋转且能产生超声波的超声波源。本发明饮水机的控制方法及饮水机保证接水容器中的水不会溢出，实现自动接水，使用方便，能适用于各种形状的接水容器。
Description
技术领域
本发明涉及饮水机及其控制方法技术领域，尤其涉及一种能实现自动出水的饮水机的控制方法以及用于实现该控制方法的饮水机。
背景技术
饮水机是一种能对自来水进行净化并控温(加热和/或制冷)的电器，为使用者饮水带来了便利。
现有饮水机多数都功能单一，需要使用者手动接水，使用者不可离开，使用不便；当使用者为老人、儿童或身体素质较弱的人时，手动接水时水有可能溢出接水容器，当水温较高时容易造成烫伤，使用不安全。
而且，现有饮水机的出水要么是沸水、要么是冰水，当使用者需要温水(尤其是水温稍高于室温，例如50℃、60℃或70℃)时只能自行接一些沸水再混合一些冰水，使用不方便；且混合后的水温难以控制，很可能一次混合后得到的水温不符合使用者的要求，导致使用者需要再次、甚至多次的添加沸水或冰水，用户体验差。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种能实现自动出水的饮水机的控制方法。
本发明的另一个目的在于提出一种结构合理且能实现自动出水的饮水机。
为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
一种饮水机的控制方法，先使用激光或超声波测量计算得到接水容器的高度值，根据所述接水容器的高度值得到预设接水量对应的水位高度值；然后在出水过程中实时测量计算接水容器中的水位高度，当所测得的水位高度大于等于所述预设接水量对应的水位高度值时停止出水。
特别是，激光或超声波测量得到接水容器高度值的具体方法是：
步骤1、测量得到激光源或超声波源与所述接水容器的底面之间的垂直距离H；
步骤2、旋转激光或超声波的出射方向，实时记录激光源或超声波源与反射点之间的距离L、以及激光或超声波的出射方向旋转角度θ；
步骤3、计算Li+1与Li之间的差值；当所述差值的绝对值超过预设阈值B时，判定激光或超声波已经扫描至所述接水容器的边缘，记录Li为Ly、θi为θy；
步骤4、计算得到所述接水容器的高度h，h＝H-Lycosθy。
进一步，预设接水量对应的水位高度值A的计算方法是：A＝h×S，S为预设的接水高度占接水容器高度的比值，S∈(0,1)。
特别是，判定所测得的水位高度大于等于所述预设接水量对应的水位高度值的方法是：实时测量所述激光源或所述超声波源与水面之间的垂直距离hg，计算得到水位高度hs,hs＝H–hg；比较hs与预设接水量对应的水位高度值的大小。
特别是，当使用者所输入的水温值高于冰水温度且低于沸水温度时，将沸水、冰水和自然温水中的至少两种注入可控温储水罐中，直至混合后的水符合所要求的水温值。
进一步，按照预设接水量出水完毕后将可控温储水罐中的水清空，为下一次混水做准备。
特别是，当使用者所输入的水温值高于冰水温度且低于基础水温C时，先向所述可控温储水罐中注入设定数量的冰水，然后再向所述可控温储水罐中注入沸水；在注入沸水的过程中实时测量所述可控温储水罐中的水温，当水温达到所要求的水温值时停止注入沸水；当使用者所输入的水温值高于基础水温C且低于沸水温度时，先向所述可控温储水罐中注入设定数量的沸水，然后再向所述可控温储水罐中注入冰水；在注入冰水的过程中实时测量所述可控温储水罐中的水温，当水温达到所要求的水温值时停止注入冰水。
另一方面，本发明采用以下技术方案：
一种用于实现上述饮水机的控制方法的饮水机，所述饮水机包括能旋转且能产生激光的激光源、或能旋转且能产生超声波的超声波源。
特别是，所述饮水机还包括可控温储水罐、沸水储水罐、冰水储水罐和自然温水储水罐，所述沸水储水罐、所述冰水储水罐和所述自然温水储水罐分别连通至所述可控温储水罐；在所述沸水储水罐与所述可控温储水罐之间的连通管上设置有沸水开关阀，在所述冰水储水罐与所述可控温储水罐之间的连通管上设置有冰水开关阀，在所述自然温水储水罐与所述可控温储水罐之间的连通管上设置有自然温水开关阀；所述可控温储水罐上设置有出水开关阀和出水口。
进一步，在所述沸水储水罐与所述可控温储水罐之间设置有回流管，在所述回流管上设置有回流开关阀。
本发明饮水机的控制方法使用激光或超声波测量计算得到接水容器的高度值、并在出水过程中实时测量计算接水容器中的水位高度，当所测得的水位高度大于等于预设接水量对应的水位高度值时自动停止出水，实现自动接水，使用方便，能适用于各种形状的接水容器。
本发明饮水机包括能旋转且能产生激光的激光源或能旋转且能产生超声波的超声波源，控制装置通过测量结果的计算得到接水容器高度和接水容器内实时的水位高度，保证接水容器中的水不会溢出，实现自动接水。
附图说明
图1至图3是本发明具体实施方式提供的饮水机测量接水容器高度的原理示意图；
图4是本发明具体实施方式提供的饮水机自动接水的原理示意图；
图5是本发明具体实施方式提供的饮水机的结构示意图。
图中：
1、激光源；2、接水容器；3、可控温储水罐；4、沸水储水罐；5、冰水储水罐；6、自然温水储水罐；7、出水口；8、制冷循环系统；11、激光测距装置；31、出水开关阀；41、沸水开关阀；42、回流开关阀；51、冰水开关阀；61、自然温水开关阀。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明公开一种饮水机以及基于该饮水机的控制方法。如图1至图4所示，该饮水机包括能旋转且能产生激光的激光源1、或能旋转且能产生超声波的超声波源，激光源1或超声波源根据控制装置的指令产生相应的光线且转动过设定角度；激光源1或超声波源安装在靠近出水口7的位置处。控制方法是先使用激光或超声波测量计算得到接水容器2的高度值，根据接水容器2的高度值得到预设接水量对应的水位高度值；然后在出水过程中实时测量计算接水容器2中的水位高度，当所测得的水位高度大于等于预设接水量对应的水位高度值时停止出水。其中，控制装置可以是但不限于是DSP(Digital Signal Processing,数字信号处理)主控芯片。
使用激光或超声波来测量计算盛水接水容器的高度以及水位高度，在水位高度达到预设接水量对应的水位高度值时自动停止出水，实现全自动接水；使用者将接水容器放置在出水口7(激光源1或超声波源)的下方、设置好所需水的温度后即可离开，待自动接水完毕后使用者来取走盛水接水容器，使用方便，用户体验好。
现以激光测量为例阐述测量得到接水容器高度值的具体方法，超声波的测量计算相同。
步骤1：如图1所示，测量得到激光源1与接水容器2底面之间的垂直距离H；将H值送入DSP主控芯片存储。
步骤2：如图2所示，激光测距装置11带动激光源1在竖直面内向左或向右匀速旋转、扫描，实时记录激光源1与反射点(或称为扫描点，指激光射在接水容器2内表面的点)之间的距离L、以及激光的出射方向旋转角度θ。用于盛水的接水容器基本都是单面开口的杯状或碗状结构，在激光源旋转扫描最开始的一段时间内，扫描点到激光源的距离逐渐递增，当采样到的距离L值首次出现减小或维持不变时该趋势的起始点即可视为接水容器底面距离最大值点Ldmax，对应的激光源旋转角度为θdmax；继续转动激光源1，扫描点到激光源的距离逐渐递减。
步骤3：当扫描点处于接水容器2内部时距离L的数值只会渐增或渐减，不会出现大跨度的跳变。因此，在扫描至接水容器2边沿后，下一时刻距离L的数值会发生跳跃，比前一时刻有明显的增加。
鉴于接水容器2不都是规则的杯状或碗状，为了能让本控制方法能应用于各种异形接水容器，提前设置一个预设阈值B。当接水容器2较为规则时，预设阈值B可以设置得小一些，例如1㎝、2㎝或5㎝等；当接水容器2的内壁形变较大(异形)时，预设阈值B需要设置得大一些，例如6㎝、7㎝或10㎝等，避免控制装置将接水容器2内壁形状的改变误当成测量到了边缘。
如图3所示，计算Li+1与Li之间的差值；当差值的绝对值超过预设阈值B时，判定激光已经扫描至接水容器2的边缘，记录Li为Ly、θi为θy。
步骤4：计算得到接水容器2的高度h，h＝H-Lycosθy，计算得到预设接水量对应的水位高度值A，A＝h×S，S为预设的接水高度占接水容器高度的比值，S∈(0,1)，例如S为1/2(半杯水)、2/3(多半杯水)或6/7(接近满杯水，实际使用中可以判定此时为满杯，停止出水，以免使用者拿取水杯时其中的水溢出，避免烫伤使用者)。
在步骤2和3中，存储数据的具体方式不限。优选的，置定两个长度皆为N的存储表，一个用来实时存放激光源1的旋转角度θ，另一个存储表实时存放距离L值。
第N个采样时刻可存满N个数据，此后每采样到一个新的数据，就剔除一个旧数据。例如，第N+i采样时刻得到的新数据Li+N对第i采样时刻的数据Li的存储值进行覆盖
步骤5：如图4所示，测量计算得到接水容器高度h后激光源回到原始的垂直位置，接水容器高度h值存储至DSP。实时测量激光源1或超声波源与水面之间的垂直距离hg，计算得到水位高度hs,hs＝H–hg。比较hs与预设接水量对应的水位高度值的大小，当hs≥A时判定接水容器已经接满水，停止出水。
在上述结构的基础上，如图5所示，饮水机还包括可控温储水罐3、沸水储水罐4、冰水储水罐5和自然温水储水罐6(纯净水静置室温下的自然温度)，其中，沸水储水罐4、冰水储水罐5和自然温水储水罐6分别连通至可控温储水罐3。利用制冷循环系统8对冰水储水罐5进行降温，使冰水储水罐5里的水温保持在0℃～5℃之间。
在沸水储水罐4与可控温储水罐3之间的连通管上设置有沸水开关阀41，在冰水储水罐5与可控温储水罐3之间的连通管上设置有冰水开关阀51，在自然温水储水罐6与可控温储水罐3之间的连通管上设置有自然温水开关阀61；可控温储水罐3上设置有出水开关阀31和出水口7。
当使用者发出接沸水指令后，控制装置测量计算得到预设接水量对应的水位高度值A，然后开启沸水开关阀41，沸水经由可控温储水罐3和出水开关阀31后从出水口7流出，进行自动接水操作，当接水容器2内的水位高度大于等于预设接水量对应的水位高度值A时关闭沸水开关阀41，停止出水。当使用者发出接冰水或自然温水指令时，控制装置测量计算得到预设接水量对应的水位高度值A，开启冰水开关阀51或自然温水开关阀61，冰水或自然温水经由可控温储水罐3和出水开关阀31后从出水口7流出，进行自动接水操作，当接水容器2内的水位高度大于等于预设接水量对应的水位高度值A时关闭冰水开关阀51或自然温水开关阀61，停止出水。
使用者还可以输入任何不属于冰水、沸水或自然温水范围的水温数值。当使用者所输入的水温值高于冰水温度且低于沸水温度时，将沸水、冰水和自然温水中的至少两种注入可控温储水罐3中，直至混合后的水符合所要求的水温值。
具体的，可控温储水罐3里内置温度传感器装置，可对其内的水温数据进行实时测量采集，以反馈控温，实现5℃～95℃内无级调温。为了提高混水效率和控温精度，当使用者所输入的水温值靠近冰水温度时，在冰水的基础上兑入沸水；当使用者所输入的水温值靠近沸水温度时，在沸水的基础上兑入冰水。
即，当使用者所输入的水温值高于冰水温度且低于基础水温C(例如50℃)时，先向可控温储水罐3中注入设定数量的冰水(例如冰水储水罐5容量1/5的水)，然后再向可控温储水罐3中注入沸水；在注入沸水的过程中实时测量可控温储水罐3中的水温，当水温达到所要求的水温值时停止注入沸水。开启出水开关阀31，自动接水。
当使用者所输入的水温值高于基础水温C(例如50℃)且低于沸水温度时，先向可控温储水罐3中注入设定数量的沸水(例如沸水储水罐4容量1/5的水)，然后再向可控温储水罐3中注入冰水；在注入冰水的过程中实时测量可控温储水罐3中的水温，当水温达到所要求的水温值时停止注入冰水。开启出水开关阀31，自动接水。
当一次混水后所得到的水量不够使用者所需的水量时，再次或多次地重复上述动作。
按照预设接水量出水完毕后将可控温储水罐3中的水清空，为下一次混水做准备。清空可控温储水罐3的具体方法不限，可以在沸水储水罐4与可控温储水罐3之间设置回流管，在回流管上设置有回流开关阀42。出水结束后，开启回流开关阀42，可控温储水罐3中剩余的水回流至沸水储水罐4。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种饮水机的控制方法，其特征在于，先使用激光或超声波测量计算得到接水容器(2)的高度值，根据所述接水容器(2)的高度值得到预设接水量对应的水位高度值；然后在出水过程中实时测量计算接水容器(2)中的水位高度，当所测得的水位高度大于等于所述预设接水量对应的水位高度值时停止出水。
2.根据权利要求1所述的饮水机的控制方法，其特征在于，激光或超声波测量得到接水容器高度值的具体方法是：
步骤1、测量得到激光源(1)或超声波源与所述接水容器(2)的底面之间的垂直距离H；
步骤2、旋转激光或超声波的出射方向，实时记录激光源(1)或超声波源与反射点之间的距离L、以及激光或超声波的出射方向旋转角度θ；
步骤3、计算Li+1与Li之间的差值；当所述差值的绝对值超过预设阈值B时，判定激光或超声波已经扫描至所述接水容器(2)的边缘，记录Li为Ly、θi为θy；
步骤4、计算得到所述接水容器(2)的高度h，h＝H-Lycosθy。
3.根据权利要求2所述的饮水机的控制方法，其特征在于，预设接水量对应的水位高度值A的计算方法是：A＝h×S，S为预设的接水高度占接水容器高度的比值，S∈(0,1)。
4.根据权利要求2所述的饮水机的控制方法，其特征在于，判定所测得的水位高度大于等于所述预设接水量对应的水位高度值的方法包括：实时测量所述激光源(1)或所述超声波源与水面之间的垂直距离hg，计算得到水位高度hs,hs＝H–hg；比较hs与预设接水量对应的水位高度值的大小。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的饮水机的控制方法，其特征在于，当使用者所输入的水温值高于冰水温度且低于沸水温度时，将沸水、冰水和自然温水中的至少两种注入可控温储水罐(3)中，直至混合后的水符合所要求的水温值。
6.根据权利要求5所述的饮水机的控制方法，其特征在于，按照预设接水量出水完毕后将可控温储水罐(3)中的水清空，为下一次混水做准备。
7.根据权利要求5所述的饮水机的控制方法，其特征在于，当使用者所输入的水温值高于冰水温度且低于基础水温C时，先向所述可控温储水罐(3)中注入设定数量的冰水，然后再向所述可控温储水罐(3)中注入沸水；在注入沸水的过程中实时测量所述可控温储水罐(3)中的水温，当水温达到所要求的水温值时停止注入沸水；
当使用者所输入的水温值高于基础水温C且低于沸水温度时，先向所述可控温储水罐(3)中注入设定数量的沸水，然后再向所述可控温储水罐(3)中注入冰水；在注入冰水的过程中实时测量所述可控温储水罐(3)中的水温，当水温达到所要求的水温值时停止注入冰水。
8.一种用于实现如权利要求1至7中任一项所述饮水机的控制方法的饮水机，其特征在于，所述饮水机包括能旋转且能产生激光的激光源(1)、或能旋转且能产生超声波的超声波源。
9.根据权利要求8所述的饮水机，其特征在于，所述饮水机还包括可控温储水罐(3)、沸水储水罐(4)、冰水储水罐(5)和自然温水储水罐(6)，所述沸水储水罐(4)、所述冰水储水罐(5)和所述自然温水储水罐(6)分别连通至所述可控温储水罐(3)；
在所述沸水储水罐(4)与所述可控温储水罐(3)之间的连通管上设置有沸水开关阀(41)，在所述冰水储水罐(5)与所述可控温储水罐(3)之间的连通管上设置有冰水开关阀(51)，在所述自然温水储水罐(6)与所述可控温储水罐(3)之间的连通管上设置有自然温水开关阀(61)；所述可控温储水罐(3)上设置有出水开关阀(31)和出水口(7)。
10.根据权利要求9所述的饮水机，其特征在于，在所述沸水储水罐(4)与所述可控温储水罐(3)之间设置有回流管，在所述回流管上设置有回流开关阀(42)。
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