CN109527997A - 一种智能饮水机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能饮水机。包括处理与显示设备、出水台和制水设备，所述处理与显示设备、所述出水台设于所述制水设备一侧，所述处理与显示设备包括处理模块和显示模块，所述显示模块设于所述出水台，所述处理模块与显示模块、所述出水台和所述制水设备电连接；本发明采用三维扫描建模、超声波测距技术、单片机出水智能控制电路，实现对所放置的取水容器建模以作为取水参考，有效地消除了传统饮水机带来缺陷。

Description

一种智能饮水机

技术领域

本发明属于饮水机领域，具体涉及一种智能饮水机。

背景技术

现有家用饮水机、公用刷卡饮水机通常需要人为控制接水时间，在因无法掌控水流速度的情况下易导致溢水造成饮水资源浪费，且在水温较高时容易因热水溢出而造成烫伤；现有高档饮水机可实现出水量控制，但仅限于固定量出水，在用户对水量没有确切感知的情况下无法保证用户取到适量的饮水；

除此之外，现有的饮水机一般还具有以下现状，受限制设计思路的影响，人们习惯于将水烧开后饮用，因此一般现有饮水机出水温度固定不可调节，无法保证出水温度符合用户要求；使用热水泡发茶叶饮用是我国常见的茶饮饮用方式，现有饮水机需要人工打扫留在过滤网上的茶水残渣，无法保证及时清理以维持整洁卫生。

针对现有技术中的缺点，本发明提出了一种智能饮水机。

发明内容

为了克服现有饮水机出水速率无法确知而导致饮水资源浪费、烫伤，饮水机出水温度固定不可变，饮水机无法动态控制出水量，饮水机过滤茶水残渣需要等待人工清理等缺陷，本发明公开的方案中利用超声波距传感器监测容器内水面高度防止水满溢出；通过对取水容器的实时扫描为用户提供容器参考模型及相关刻度参数，以供其更直观地感知水量和选择出水量；通过包含水位传感器的单片机检测控制电路产生指定量的饮水，实现按照用户的意愿选择水量；通过感知触屏与含有水温传感器的单片机检测控制电路产生指定温度的饮水，实现按照用户的意愿选择水温；通过含有绞碎机的排水设备自动将茶水滤渣绞碎并使其随积水排出，免去人工清理。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能饮水机。包括处理与显示设备、出水台和制水设备，所述处理与显示设备、所述出水台设于所述制水设备一侧，所述处理与显示设备包括处理模块和显示模块，所述显示模块设于所述出水台，所述处理模块与显示模块、所述出水台和所述制水设备电连接；

所述显示模块包括多个显示器，所述处理模块利用图像计算并建立用于接水的容器的立体模型，所述立体模型及相关容量刻度显示于所述显示器，出水温量设置屏感知用户发出的水温、水量指令并通过出水智能控制装置控制产生符合指令的饮水；

所述出水台包括出水台主体，所述出水台主体设有旋转接水位，所述旋转接水位包括一平板和用于安装所述平板的凹槽部，所述凹槽部为设于出水台主体侧面的凹槽，凹槽的尺寸足够容纳常用的杯子，凹槽部的底面具有一用于安装平板并能够保持平板旋转运动的安装槽，所述平板设于安装槽中，平板下方连接一动力源以带动动力源转动，通过所述旋转接水位的旋转能够获取容器的全息图像，接水位上方设有出水口，出水口周侧设有测距传感器，所述测距传感器检测容器中水位以防水满溢出，接水位的内壁设有多个摄像头，所述摄像头供计算机获取容器实时图像，接水位下方设有漏斗状茶水回收槽，所述回收槽四周沿边设冲水口以出水冲洗回收槽留下的茶水残渣；

所述制水设备包括顺序连接的净水装置、储水装置、制热装置、出水智能控制装置和排水装置，所述制热装置带有可加热保温仓，所述净水装置滤制净化直饮水，所述储水装置对已过期的热水进行暂时存储，所述制热装置对净化直饮水进行加热并保温，所述出水智能控制装置控制实现控温控量出水，所述排水装置内设有绞碎机，将倒下的茶水残渣绞碎并随机内多余积水排出。

进一步的，还包括机体，所述处理模块设于机体上部内部，所述处理模块电连接所述摄像头、所述显示器和所述出水温量设置屏。

进一步的，所述机体设有至少一个所述显示器，所述显示器的用于显示内容的区域包括左右部分，左右两部分的面积之比为1，左部分为显示容器模型及相关刻度的显示器，右部分为出水温量设置屏；所述出水温量设置屏显示菜单页，其中包含凉水、温水、开水、自选水温、1/4杯、半杯、3/4杯、整杯、自选出水量、按键盘选项，供用户按个人意愿选择饮水的温度和水量。

进一步的，所述出水台的凹槽部为包括五个面的中空盒体，所述凹槽部的壁为双层，内外壁之间用于安装相关电路及PCB板，所述凹槽部的一个面设有出水口，所述出水口与旋转接水台的位置对应，旋转接水位下方设有漏斗状的茶水回收槽；所述旋转接水位由底盘和支撑在底盘中心的旋转轴组成，底盘铺设带凸起花纹的橡胶防滑垫；所述茶水回收槽四周边沿设有冲水口，冲水口受冲水控制模块控制出水以冲洗回收槽上留下的茶水残渣，回收槽底部通过茶水引排管连接排水装置。

进一步的，所述出水台上面壁的出水口左侧及出水台内壁左面、后面、右面等高位置分别设置第四摄像头、第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头，所设摄像头构成拍照式三维扫描仪，其与所述处理计算机构成容器测容与建模装置。

进一步的，所述超声波测距传感器位于所述出水口右侧，其与所述处理计算机、出水温量设置屏、出水智能控制装置构成出水智能控制系统。

进一步的，所述制水设备位于下部壳体内部，净水装置贴壁置于左侧，制热装置位于净水装置旁侧，出水智能控制装置位于净水装置与制热装中间；所述净水装置上部通过入水口引入待净化水源，底部接两分支导水管，导水管一分支连接至制热装置，另一分支连接至出水智能控制装置；所述制热装置内部设有可加热保温仓，保温仓中部部通过热水导水管连接至出水智能控制装备，上部通过导管连接至储水装置。

进一步的，所述储水装置位于净水装置上侧，受冲水控制模块控制，出水冲洗排水装置。

进一步的，所述出水智能控制装置包括以单片机为核心的印制电路板、电路控制模块、饮水暂存容器，其底部通过出水导管连接至出水口。

进一步的，所述排水装置贴壁置于右侧，其内设有由电机和两叶刀片组成的绞碎机，用以绞碎由茶水回收槽收集的茶水残渣，并将其通过排水装置底部连接的排水管与机内多余积水一同排出。

本发明所公开之方案的有益效果是，采用三维扫描建模、超声波测距技术、单片机出水智能控制电路，实现对所放置的取水容器建模以作为取水参考，有效地消除了传统饮水机带来的出水量感知盲区、饮水资源浪费、烫伤、出水温度不可调节、出水量固定的缺陷；装有绞碎机的排水装置使茶水残渣得到及时的清理。将取水容器放置在接水位后，用户可方便的从显示屏中获得取水容器的立体模型及其相关刻度参数，以便对取水量建立直观感知，从而按照个人意愿自主选择取水温度和取水量。使用户安全得到保障的同时取到符合个人要求的饮水，节约饮水资源；此外，可做到对用户倒出的茶渣进行及时的处理并排出，免去人工清理茶渣，更加方便、卫生。

附图说明

图1为智能饮水机示意图，

图2为沿着图1中E-E线的示意图，

图3为上部液晶显示屏示意图，

图4为中部出水台结构示意图，

图5为出水智能控制装置结构示意图，

图6为废弃茶渣自动处理装置结构示意图。

图中，1、上部处理与显示设备，2、中部出水台，

3、下部制水设备，4、信息显示屏，

5、出水温量设备，6、出水口，

7、第一摄像头，8、第二摄像头，

9、第三摄像头，10、第四摄像头，

11、超声波测距传感器，12、旋转水位，

13、茶水回收槽，

141、第一冲水口，142、第二冲水口，

143、第三冲水口，144、第四冲水口，

15、排水口，16、显示控制屏，

17、处理计算机，18、出水导管，

19、绞碎机，20、可加热保温仓，

21、茶水滤网，22、入水口，

23、入水自动控制阀，24、净水装置，

25、凉水出水智能控制阀，26、制热控制模块，

27、制热装置，28、泄压阀，

29、排气阀，30、热水出水智能控制阀，

31、热水过渡槽，32、凉水过渡槽，

33、出水智能控制装置，34、出水智能控制阀，

35、茶水引排管，36、排水装置，

37、排水管，38、底盘，

39、橡胶防滑垫，40、旋转轴，

411、第一温度传感器，412、第二温度传感器，

421、第一水量传感器，422、第二水量传感器，

43、凉水导水管，44、热水导水管，

45、印制电路板，46、电路控制模块，

47、饮水暂存容器，48、主机(电机)，

49、电机轴，50、双叶刀片，

51、第一提示语：水温，

511、凉水按键，512、温水按键，

513、开水按键，514、自定义温度按键，

61、第二提示语：水量，

611、1/4杯按键，612、1/2杯按键，

613、3/4杯按键，614、满杯按键，

615、自定义水量按键，

70、按键0，71、按键1，

72、按键2，73、按键3，

74、按键4，75、按键5，

76、按键6，77、按键7，

78、按键8，79、按键9，

711、确认按键，712、取消按键，

713、第三提示语：参考模型，

81、储水装置，82、管道内盖，

83、可移动挡板，84、液面传感器，

841、第一重量传感器，842、第二重量传感器，

851、第一冲水控制模块，852、第二冲水控制模块。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所述技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要指出的是，以下实施例中的方位用词是根据附图和实际使用习惯进行描述的。

实施例1

智能饮水机包括上部处理与显示设备1、中部出水台2、下部制水设备3，上部处理与显示设备1内部设有处理计算机17，外壳设有信息显示屏4和出水温量设置屏5，处理计算机17对容器进行建模及接收处理出水温量设置屏传递的水量指令，出水温量设置屏5通过以单片机为核心的出水智能控制装置33控制出水温度和出水量。中部出水台2设有圆形旋转接水位12，旋转接水位12由底盘38和支撑在底盘中心的旋转轴40组成，底盘38上铺设带凸起花纹的橡胶防滑垫39，旋转接水位12下方设有漏斗状茶水回收槽13，茶水回收槽四周边沿设有四个冲水口，冲水口在第一冲水控制模块851的控制下对茶水回收槽13进行冲水清洗。茶水回收槽通过右侧漏口所接的茶水引排管35连接到排水装置36。旋转接水位12正上方设有出水口6，出水口右侧设有超声波测距传感器11，中部出水台2上面内壁的出水口左侧及出中部水台2的左面内壁、后面内壁、右面内壁距旋转接水位的底盘38所在水平面5厘米处的等高位置上分别设有第四摄像头10、第一摄像头7、第二摄像头8、第三摄像头9。下部制水设备3设有净水装置24、储水装置81、制热装置27、出水智能控制装置33和排水装置36。入水自动控制阀23根据制热控制模块26、第一冲水控制模块851的指令控制自来水的通断，位于下部机内左贴壁侧的净水装置34对从入水口22导入的自来水进行滤制得到净化直饮水，通过下部的两分支导水总管分别连接至凉水导水管43与制热装置27。制热装置27内设可加热保温仓80，制热控制模块26检测到可加热保温仓80中水量少于四分之一时控制入水自动控制阀23开通使净化直饮水流入制热装置27，对其进行加热煮沸；可加热保温仓对已加热饮水进行保温，使其温度保持在70摄氏度并设置16小时的饮水保质期，当检测到16个小时内保温仓中热水未被饮用，则将其判断为过期水并释放到储水装置81中，用以冲洗茶水回收槽13。以单片机为核心的出水智能控制装置33接收出水温量设置屏5的指令，实现控温、控量出水。位于机内右贴壁侧的排水装置36利用其内设的绞碎机19对茶水残渣进行绞碎，使其随机内积水通过向下倾斜的排水管37排出机外。

实施例2

第一摄像头7、第二摄像头8、第三摄像头9、第四摄像头10及其相关电路构成三维扫描议，其结合旋转接水位12构成拍照式三维扫描装置，该三维扫描装置与处理计算机17构成容积测算与建模装置。在用户将接水容器置于旋转接水位12上后，旋转轴40将带动旋转接水位12顺时针匀速旋转180度，使该拍照式三维扫描装置获取当前接水容器的全方位图像，并将图像上传给处理计算机17，处理计算机17对接收到的图像信息进行处理，计算容器容积、建立容器立体模型及绘制相关容量刻度，将结果在上部信息显示屏4上显示，供用户直观地感知容器与水量的相关联系，以便其自主、准确地选择接水量。

实施例3

上部处理与显示设备外壳设有液晶显示控制屏16，屏分左右部分，左右占比一比一，左屏为信息显示屏4，显示由处理计算机17处理得到的接水容器立体模型及相关的容量刻度信息，右屏为出水温量设置屏5，显示设置菜单页。超声波测距传感器11与处理计算机17、出水温量设置屏5、以单片机为核心的出水智能控制装置33和由摄像头与旋转接水位组成的三维扫描装置构成出水智能控制系统。当用户按下出水温量设置屏5上的温量选择按键时，设置屏产生水温水量待选信息，通过电路传送给处理计算机17，处理计算机17将相应的待选信息显示在信息显示屏4的模型上；当按下确认键后，设置屏产生最终温量选择信息并将其传递给出水智能控制装置33，同时，出水智能控制装置33内部的第一温度传感器411、第二温度传感器412对机内凉水、热水的温度进行实时检测，并将温度信息传给出水智能处理设备内部的单片机，单片机结合出水温量设置屏5传达的选择信息，根据液体温度、体积与热量之间的物理关系，利用公式：

(其中V代表用户要求水量，V热、V凉分别代表所需热水、凉水的体积；T代表用户要求水温，T热、T凉分别代表当前机内热水、凉水的温度)

计算出以当前机内凉水和热水的温度为基础达到用户选择的水温和水量所需要凉水体积和热水体积，形成控制凉水智能控制阀25和热水智能控制阀30通断的指令信号。当机内饮水最高温度高于用户要求温度时，直接执行指令；当机内饮水最高温度低于用户要求温度时，可加热保温仓20将先对仓内饮水进行加热，达到要求温度后再执行指令。指令执行过程中，根据饮水暂存容器47内所设第一水量传感器421对热水过渡槽31内热水体积的测定结果和第二水量传感器422对凉水过渡槽32内凉水体积的测定结果，控制热水智能控制阀30、凉水智能控制阀25的通断，以得到相应体积的凉水和热水，在饮水暂存器47中混合后由出水智能控制阀34控制饮水经出水导管18流向出水口6，最终实现饮水机控温控量出水，得到符合输入要求水温、水量的饮水。在出水过程中，超声波测距传感器11实时地测定容器内液面高度，并将测量结果传递给出水智能控制装置33内设的单片机，当检测到液面高度与容器高度相差2厘米时，单片机控制出水智能控制阀34关闭，停止出水，防止水满溢出。

实施例4

茶水引排管35中上部的可开闭管道内盖82上设有重量传感器841，茶水排水管距底部三厘米处设有茶水滤网21，滤网上设有第二重量传感器842；排水装置36以单片机为核心，其内设有由电机48、双叶刀片50组成的绞碎机19。当有用户向茶水回收槽13倒入废弃茶水，第一传感器841在感知到管道内盖的重量增加5克后，将感知信息传递给第一冲水控制模块851与排水装置内的单片机，第一冲水控制模块851控制四个冲水口出水以冲洗茶水回收槽上余留的茶水残渣，冲水结束后单片机通过电路控制管道内盖打开，将茶水排入排水装置内，10秒后内盖关闭，以防异味四溢、保持卫生。在仅有茶水倒入的情况下，当位于与双叶刀片等高处的液面传感器84感测到液面高度超过双叶刀片时，原本挡住排水管口的可移动挡板83上移将废水排出，30秒后可移动挡板83下移，重新挡住排水管口。在有茶渣倒入的情况下，茶水滤网上的第二重量传感器842感知到滤网增重大于5克且持续10秒后初步启动绞碎机，使其处于待机状态，当位于与双叶刀片等高处的液面传感器84感测到液面高度超过双叶刀片时，正式启动绞碎机电机48，电机轴49带动双叶刀片50旋转以绞碎过滤下来的茶水残渣；30秒后关闭电机，原本挡住排水管口的可移动挡板83上移将绞碎的残渣浆排出，同时第二冲水控制模块852根据储水装置中的储水情况选择向入水自动控制阀23或储水装置81发出冲水指令，以抽取水源对排水装置进行冲洗，使其保持清洁；冲洗结束30秒后，可移动挡板83下移，重新挡住排水管口。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能饮水机，其特征在于，包括处理与显示设备、出水台和制水设备，所述处理与显示设备、所述出水台设于所述制水设备一侧，所述处理与显示设备包括处理模块和显示模块，所述显示模块设于所述出水台，所述处理模块与显示模块、所述出水台和所述制水设备电连接；所述显示模块至少包括一个显示器，所述处理模块利用图像计算并建立用于接水的容器的立体模型；

所述出水台包括出水台主体，所述出水台主体设有旋转接水位，旋转接水位下方设有漏斗状茶水回收槽，所述回收槽四周沿边设冲水口以出水冲洗回收槽留下的茶水残渣。

2.如权利要求1所述的智能饮水机，其特征在于，所述旋转接水位包括一平板和用于安装所述平板的凹槽部，所述凹槽部为设于出水台主体侧面的凹槽，凹槽部的底面具有一用于安装平板并能够保持平板旋转运动的安装槽，所述平板设于安装槽中，平板下方连接一动力源以带动动力源转动，凹槽部的内壁设有多个摄像头，所述摄像头供计算机获取容器实时图像，通过所述旋转接水位的旋转能够获取容器的全息图像；

接水位上方设有出水口，出水口周侧设有测距传感器，所述测距传感器检测容器中水位以防水满溢出。

3.如权利要求1所述的智能饮水机，其特征在于，所述制水设备包括顺序连接的净水装置、储水装置、制热装置、出水智能控制装置和排水装置，所述排水装置内设有绞碎机以将倒下的茶水残渣绞碎并随多余积水排出。

4.如权利要求1所述的智能饮水机，其特征在于，还包括机体，所述处理模块设于机体上部内部，所述处理模块电连接所述摄像头、所述显示器和所述出水温量设置屏。

5.如权利要求1所述的智能饮水机，其特征在于，所述显示器的用于显示内容的区域包括两部分，两部分的面积之比为1，左部分为显示容器模型及相关刻度的显示器，右部分用于显示出水温度以及设定温度。

6.如权利要求2所述的智能饮水机，其特征在于，所述出水台的凹槽部为包括五个面的中空盒体，所述凹槽部的壁为双层，内外壁之间用于安装相关电路及PCB板，所述凹槽部的一个面设有出水口，所述出水口与旋转接水台的位置对应，旋转接水位下方设有漏斗状的茶水回收槽；所述旋转接水位由底盘和支撑在底盘中心的旋转轴组成，底盘铺设带凸起花纹的橡胶防滑垫；所述茶水回收槽四周边沿设有冲水口，冲水口受冲水控制模块控制出水以冲洗回收槽上留下的茶水残渣，回收槽底部通过茶水引排管连接排水装置。

7.如权利要求1所述的智能饮水机，其特征在于，所述出水台上面壁的出水口左侧及出水台内壁左面、后面、右面高位置分别设置第四摄像头、第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头，所设摄像头构成扫描仪，其与所述处理计算机构成容器测容与建模装置。

8.如权利要求2所述的智能饮水机，其特征在于，测距传感器位于所述出水口右侧，其与所述处理计算机、出水温量设置屏、出水智能控制装置构成出水智能控制系统。

9.如权利要求3所述的智能饮水机，其特征在于，所述制水设备位于下部壳体内部，净水装置贴壁置于左侧，制热装置位于净水装置旁侧，出水智能控制装置位于净水装置与制热装中间；

所述净水装置上部通过入水口引入待净化水源，底部接两分支导水管，导水管一分支连接至制热装置，另一分支连接至出水智能控制装置；

所述制热装置内部能够设有加热保温仓，保温仓中部部通过热水导水管连接至出水智能控制装备，上部通过导管连接至储水装置；所述储水装置受冲水控制模块控制，出水冲洗排水装置。

10.如权利要求3所述的智能饮水机，其特征在于，所述出水智能控制装置包括以单片机为核心的印制电路板、电路控制模块、饮水暂存容器，其底部通过出水导管连接至出水口；

所述排水装置贴壁置于右侧，其内设有由电机和两叶刀片组成的绞碎机，用以绞碎由茶水回收槽收集的茶水残渣，并将其通过排水装置底部连接的排水管与机内多余积水一同排出。