CN108918595A - 一种水质检测装置、储水式电热水器及水质检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水质检测装置、储水式电热水器及水质检测方法，水质检测装置包括：第一电极、第二电极、电源、电阻测量机构和处理部件；电阻测量机构和电源分别与处理部件电连接；第一电极的第一端和第二电极的第一端分别置放于待检测的水中，第一电极的第二端和第二电极的第二端分别连接到电源的两个输出端，电源、第一电极、待检测的水和第二电极构成回路；所述处理部件，用于获取所述电阻并根据所述电阻确定所述待检测的水的水质；所述处理部件还用于当预设条件满足时，向所述电源发送电极切换指令。本发明通过切换第一电极和第二电极的极性，避免了阴极的结垢，能准确检测水质。

Description

一种水质检测装置、储水式电热水器及水质检测方法

技术领域

本发明涉及热水器领域，具体涉及一种水质检测装置、储水式电热水器及水质检测方法。

背景技术

热水器就是指通过各种物理原理，在一定时间内使冷水温度升高变成热水的一种装置。按照原理不同可分为电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、磁能热水器、空气能热水器，暖气热水器等；其中，以电热水器最为普遍。

目前，电热水器一般设有储水的水箱，需要在使用前提前加热。但是，在密闭的水箱中，加热会使得箱体或者加热管以及金属的结构件上结垢，导致水质变差，如变得浑浊，还有水箱里的水长时间不用，水质也会变差，因此，现在有的电热水器会设置检测水质的装置。

目前检测水质的方法，主要是通过测量水体的电阻或电导率来判断水质，检测的原理是：水质的一个重要指标是水体的浊度，而水体的电阻率可以定性的反应其浊度，水体的浊度越低，其电阻率越大，即电阻越大，水质越好；具体的测试方法是在水箱的水体中安放两个电极，测得电极在水中的电位，以及流过的电流，水体电阻＝两极压差/流过两极的电流。但是这种方法有一个弊端，即在热水器使用中，电极中的阴极，表面会结垢，长时间之后，垢越来越多，影响电极的导电能力，导致电流变小而无法准确判断水质。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水质检测装置、储水式电热水器及水质检测方法，能准确检测水质。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种水质检测装置，所述水质检测装置包括：第一电极、第二电极、电源、电阻测量机构和处理部件；所述电阻测量机构和所述电源分别与所述处理部件电连接；所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端分别置放于待检测的水中，所述第一电极的第二端和所述第二电极的第二端分别连接到所述电源的两个输出端，所述电源、所述第一电极、所述待检测的水和所述第二电极构成回路；

所述电阻测量机构，用于测量所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端之间的电阻；

所述处理部件，用于获取所述电阻，根据预设的电阻与水质的对应关系确定所述待检测的水的水质信息；所述处理部件还用于当累计检测时间超过第一阈值或所述回路电流值小于第二阈值时，向所述电源发送电极切换指令；

所述电源，用于接收所述电极切换指令，根据所述电极切换指令，切换所述两个输出端的极性。

上述方案中，所述电源包括输入端、双刀双掷继电器或模拟开关和所述输出端，所述双刀双掷继电器或模拟开关设置于所述输入端和所述输出端之间。

上述方案中，所述电阻测量机构包括电压测量部件和电流测量部件；所述电压测量部件的两个测量端分别连接所述第一电极、第二电极的第二端；所述电流测量部件的两个测量端分别连接所述第一电极、第二电极的第二端。

上述方案中，所述第一电极和第二电极均由钝金属材质制成。

本发明还提供了一种储水式电热水器，所述储水式电热水器包括如权利要求1至4任一项所述的水质检测装置。

本发明还提供了一种水质检测方法，所述方法包括：

指令电阻测量机构通过第一端放置于待检测的水中、第二端连接电源的第一电极、第二电极检测待检测的水的电阻；

根据电阻测量机构测出的电阻，以及预设的电阻与水质的对应关系确定所述待检测的水的水质信息；

当累计检测时间超过第一阈值或回路电流值小于第二阈值时，指令电源切换所述第一电极和所述第二电极的极性。

上述方案中，所述指令电阻测量机构通过第一端放置于待检测的水中、第二端连接电源的第一电极、第二电极检测待检测的水的电阻，包括：

通过电压测量部件获取所述第一电极和所述第二电极间的通电电压和断电电压；

通过电流测量部件获取所述电源、所述第一电极、所述待检测的水和所述第二电极构成的回路在通电状态的电流；

根据所述第一电极和第二电极间的通电电压、断电电压和电流，计算出所述待检测的水的电阻。

上述方案中，所述指令电源切换所述第一电极和所述第二电极的极性，包括：

通过双刀双掷继电器或模拟开关，将所述电源的两个输出端的电流方向对调。

本发明的水质检测装置、储水式电热水器及水质检测方法，通过伸入水中的第一电极和第二电极测量水的电阻，并通过水的电阻判断水质，同时判断预设条件满足时，指令电流方向切换部件切换第一电极和第二电极的极性；可见，本发明的水质检测装置、储水式电热水器及水质检测方法，通过切换第一电极和第二电极的极性，避免了阴极的结垢，能准确检测水质。

本发明的其他有益效果将在具体实施方式中结合具体技术方案进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例一水质检测装置的示意图；

图2为本发明实施例三水质检测方法的流程示意图；

图3为本发明实施例四水质检测方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种水质检测装置、储水式电热水器及水质检测方法，通过伸入水中的第一电极和第二电极测量水的电阻，并通过水的电阻判断水质，同时判断预设条件满足时，指令电流方向切换部件切换第一电极和第二电极的极性。

本发明实施例的有益效果是：通过切换第一电极和第二电极的极性，避免了阴极的结垢，能准确检测水质。

以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

图1为本发明实施例一水质检测装置的示意图，如图1所示，所述水质检测装置包括：第一电极11、第二电极12、电源13、电阻测量机构14、电流方向切换部件15和处理部件16；所述第一电极11和第二电极12的一端放置于水中，另一端连接到所述电源13，所述电源13、第一电极11、水和第二电极12构成回路，即所述电源13的正极连接所述第一电极11一端，所述第一电极11另一端通过水连接到第二电极12一端，所述第二电极12另一端连接到所述电源13负极。

所述电阻测量机构14，用于测量所述回路中水的电阻，并发送给所述处理部件，所述回路中水的电阻为连接第一电极11和第二电极12的水的电阻。

检测水质的原理是：水质的一个重要指标是水体的浊度，而水体的电阻率可以定性的反应其浊度，水体的浊度越低，其电阻率越大，即电阻越大，水质越好。

所述电流方向切换部件15用于切换所述第一电极11和第二电极12的极性，切换所述第一电极11和第二电极12的极性的目的在于：电极中的阳极，会发生析氧反应，析氧反应见表达式(1)，即水和负电子产生氧气，产生氧气的过程能够阻止电极表面的结垢，也能去除已经生成的水垢，而电极中的阴极则不具有这样的特性，在使用中会结垢，因此切换所述第一电极11和第二电极12的极性，可以使阴极和阳极定期或不定期的互换，保证阴极和阳极都不结垢。

2H2O-4e-→O2+4H+ (1)

所述处理部件16，用于获取电阻测量机构14测量电阻，并根据预设的电阻与水质的对应关系确定所述待检测的水的水质信息；

所述处理部件还用于当累计检测时间超过第一阈值或所述回路电流值小于第二阈值时，向所述电流方向切换部件15发送电极切换指令，所述电流方向切换部件15切换所述第一电极11和第二电极12的极性；

所述处理部件16可以是微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)。

其中，所述电流方向切换部件15可以是双刀双掷继电器或模拟开关，所述双刀双掷继电器或模拟开关设置于所述电源13和所述第一电极11、第二电极12之间，所述双刀双掷继电器或模拟开关的一端连接所述电源13，另一端分别连接所述第一电极11、第二电极12；双刀双掷继电器或模拟开关可以根据所述处理部件16的指令切换所述第一电极11和第二电极12的极性，即将第一电极11或第二电极12连接的正极或负极调换。

作为一种实现方式，所述电流方向切换部件可以内置与所述电源内，即所述电源包括输入端、双刀双掷继电器或模拟开关和所述输出端，所述双刀双掷继电器或模拟开关设置于所述输入端和所述输出端之间。这样电流切换部件可以将输入的电能通过电流切换部件切换正极方向，也就是能实现和外置的电流方向切换部件一样的功能。

其中，所述电阻测量机构14可以包括电压测量部件和电流测量部件；所述电压测量部件用于测量所述第一电极和第二电极间的通电电压和断电电压，所述电流测量部件用于测量所述回路在通电状态的电流；具体地，所述第一电极和第二电极间的通电电压为U₁，所述第一电极和第二电极间的通电电压为U₂，所述回路在通电状态的电流为I，则水的电阻，可以根据表达式(2)计算：

R＝(U₁-U₂)÷I (2)

其中，所述第一电极11和第二电极12均可以由钝金属材质制成。这样，第一电极11和第二电极12不会被腐蚀，使用寿命更长。

实施例二

本发明实施例还提供了一种储水式电热水器，所述储水式电热水器包括一种水质检测装置。

所述水质检测装置的组成结构、各组成部分之间的连接关系、以及各组成部分的功能原理均与实施例一中水质检测装置的描述相同，不再赘述。

其中，所述水质检测装置的处理部件可以是储水式电热水器的控制器，即储水式电热水器的控制器来控制所述水质检测装置的运行，这样成本更低，也便于设计和制造。

实施例三

图2为本发明实施例三水质检测方法的流程示意图，所述方法的执行主体为水质检测装置中的处理部件，具体地，可以是MCU；如图2所示，所述方法包括：

步骤301：指令电阻测量机构通过第一端放置于待检测的水中、第二端连接电源的第一电极、第二电极检测待检测的水的电阻；

所述指令电阻测量机构通过第一端放置于待检测的水中、第二端连接电源的第一电极、第二电极检测待检测的水的电阻，包括：

处理部件通过电压测量部件获取所述第一电极和第二电极间的通电电压和断电电压；

处理部件通过电流测量部件获取所述电源、所述第一电极、所述待检测的水和所述第二电极构成的回路在通电状态的电流；

处理部件根据所述第一电极和第二电极间的通电电压、断电电压和电流，计算出水的电阻。

具体地，所述第一电极和第二电极连接有电源，所述电源的正极连接所述第一电极一端，所述第一电极另一端通过水连接到第二电极一端，所述第二电极另一端连接到所述电源负极；

计算出水的电阻通过上述的表达式(2)计算。

步骤302：根据电阻测量机构测出的电阻，以及预设的电阻与水质的对应关系确定所述待检测的水的水质信息；

根据电阻，以及预设的电阻与水质的对应关系可以确定所述待检测的水的水质信息，电阻与水质的对应关系可以事先确定。

电阻与水质的对应关系的确定是根据如下原理确定的：

水质的一个重要指标是水体的浊度，而水体的电阻率可以定性的反应其浊度，水体的浊度越低，其电阻率越大，即电阻越大，水质越好；

当然，也可以将水的电阻转换为水的电导率，水的电导率越低，水质越好。

预设的电阻与水质的对应关系可以根据上述原理，再结合一定的试验，可以确定，在此不再具体列出其数据。

步骤303：当累计检测时间超过第一阈值或所述回路电流值小于第二阈值时，指令电源切换所述第一电极和所述第二电极的极性。

指令电源切换所述第一电极和所述第二电极的极性，包括：

通过双刀双掷继电器或模拟开关，将所述电源的两个输出端的电流方向对调。

即原来的电流流向是：电源的第一输出端——第一电极第一端——待检测的水——第二电极第二端——第二电极第一端——电源的第二输出端；

切换为：电源的第二输出端——第二电极第一端——第二电极第二端——待检测的水——第一电极第一端——电源的第一输出端。

切换所述第一电极和第二电极的极性的目的在于：电极中的阳极，会发生析氧反应，析氧反应见表达式(1)，即水和负电子产生氧气，产生氧气的过程能够阻止电极表面的结垢，也能去除已经生成的水垢，而电极中的阴极则不具有这样的特性，在使用中会结垢，因此切换所述第一电极和第二电极的极性，可以使阴极和阳极定期或不定期的互换，保证阴极和阳极都不结垢。

本实施例中，根据累计检测时间或所述回路在通电状态的电流来确定切换的原因在于：时间越长，必然越容易结垢，而水垢多了，所述第一电极或第二电极的导电能力下降，导致电流变小；能够理解的是，还可以设置其它条件来确定切换的时间点。

切换所述第一电极和第二电极的极性通过电流方向切换部件，所述电流方向切换部件可以是双刀双掷继电器或模拟开关；双刀双掷继电器或模拟开关可以根据所述处理部件的指令切换所述第一电极和第二电极的极性，即将第一电极或第二电极连接的正极或负极调换。

实施例四

图3为本发明实施例四水质检测方法的流程示意图，如图3所示，所述流程包括：

步骤401：将第一电极作为阳极，第二电极作为阴极，测出通电时候回路的电流I₁；

即所述第一电极连接到电源正极，第二电极连接到电源负极。

步骤402：测得阳极的通电电压U₁及断电电压U₂；

步骤403：根据I₁、U₁、U₂，计算出水的电阻；即R₁＝(U₁-U₂)÷I₁，再根据预设的电阻与水质的对应关系确定水质。

步骤404：改变第一电极和第二电极的极性，使得第一电极作阴极，第二电极作阳极，测出通电时候回路的电流I₂；

步骤405：测得阳极的通电电压U₃及断电电压U₄；

步骤406：根据I₂、U₃、U_4,计算出水的电阻；即R₂＝(U₃-U₄)÷I₂，再根据预设的电阻与水质的对应关系确定水质。

可仅执行步骤401～403或仅执行步骤404～406，也可全部执行；

上述步骤可多次执行，以取得多次测量值，使测量结果更准确。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水质检测装置，其特征在于，所述水质检测装置包括：第一电极、第二电极、电源、电阻测量机构和处理部件；所述电阻测量机构和所述电源分别与所述处理部件电连接；所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端分别置放于待检测的水中，所述第一电极的第二端和所述第二电极的第二端分别连接到所述电源的两个输出端，所述电源、所述第一电极、所述待检测的水和所述第二电极构成回路；

所述电阻测量机构，用于测量所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端之间的电阻；

所述处理部件，用于获取所述电阻，根据预设的电阻与水质的对应关系确定所述待检测的水的水质信息；所述处理部件还用于当累计检测时间超过第一阈值或所述回路电流值小于第二阈值时，向所述电源发送电极切换指令；

所述电源，用于接收所述电极切换指令，根据所述电极切换指令，切换所述两个输出端的极性。

2.根据权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，所述电源包括输入端、双刀双掷继电器或模拟开关和所述输出端，所述双刀双掷继电器或模拟开关设置于所述输入端和所述输出端之间。

3.根据权利要求1或2所述的水质检测装置，其特征在于，所述电阻测量机构包括电压测量部件和电流测量部件；所述电压测量部件的两个测量端分别连接所述第一电极、第二电极的第二端；所述电流测量部件的两个测量端分别连接所述第一电极、第二电极的第二端。

4.根据权利要求3所述的水质检测装置，其特征在于，所述第一电极和第二电极均由钝金属材质制成。

5.一种储水式电热水器，其特征在于，所述储水式电热水器包括如权利要求1至4任一项所述的水质检测装置。

6.一种水质检测方法，其特征在于，所述方法包括：

指令电阻测量机构通过第一端放置于待检测的水中、第二端连接电源的第一电极、第二电极检测待检测的水的电阻；

根据电阻测量机构测出的电阻，以及预设的电阻与水质的对应关系确定所述待检测的水的水质信息；

当累计检测时间超过第一阈值或回路电流值小于第二阈值时，指令电源切换所述第一电极和所述第二电极的极性。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述指令电阻测量机构通过第一端放置于待检测的水中、第二端连接电源的第一电极、第二电极检测待检测的水的电阻，包括：

通过电压测量部件获取所述第一电极和所述第二电极间的通电电压和断电电压；

通过电流测量部件获取所述电源、所述第一电极、所述待检测的水和所述第二电极构成的回路在通电状态的电流；

根据所述第一电极和第二电极间的通电电压、断电电压和电流，计算出所述待检测的水的电阻。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述指令电源切换所述第一电极和所述第二电极的极性，包括：

通过双刀双掷继电器或模拟开关，将所述电源的两个输出端的电流方向对调。