CN110887238A - 一种识别人体部位的自动调水温装置、方法及电热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种识别人体部位的自动调水温装置，其特征在于，包括：人体部位检测装置，用来检测人体的洗浴部位；混水器，用来改变冷热水混合比例从而调节出水温度；控制器，所述控制器与所述人体部位检测装置和所述混水器信号连接，用来根据所述人体部位检测装置反馈的信号控制所述混水器工作，从而使所述混水器输出相应温度的水。本发明能根据洗浴部位的不同自动调节输出相应温度的热水，节省了用户调节温度的时间，提升了使用体验；解决了用户洗浴时不能使用最舒适的水温来清洗身体每个部位的问题，以及因洗浴温度不适造成的发质干燥、发质受损变坏、皮肤流失水分过多等种不健康现象。本发明还提供一种电热水器。
Description
技术领域
本发明涉及流体加热器技术领域，尤其涉及一种识别人体部位的自动调水温装置、方法及电热水器。
背景技术
目前，用户在使用热水器洗浴时，无论是洗浴身体的哪个部位，都是使用同样的出水温度。但是根据科学研究表明，在正常情况下：人体头部的温度＞人体躯干的温度＞人体手足的温度。这表明使用适合躯干温度的热水洗澡，对于头部的温度就过低、对于手足的温度就会过高。这样很容易造成局部的不适，长期还容易造成发质受损、对局部皮肤造成伤害等。
暂无较好的技术应用解决此类问题，若用户想在洗浴每个部位时享用最合适的用水温度。需要在洗浴前用身体去不断试探水温，同时也需要不断调整混水阀的位置。这样的操作方式十分不便，浪费用户的宝贵时间且效果不尽理想。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种识别人体部位的自动调水温装置及方法，能根据洗浴部位的不同自动调整到适宜的温度。
本发明的另一个目的在于提供一种具有上述自动调水温装置及方法的电热水器。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种识别人体部位的自动调水温装置，其特征在于，包括：人体部位检测装置，用来检测人体的洗浴部位；混水器，用来改变冷热水混合比例从而调节出水温度；控制器，所述控制器与所述人体部位检测装置和所述混水器信号连接，用来根据所述人体部位检测装置反馈的信号控制所述混水器工作，从而使所述混水器输出相应温度的水。
更为优选的是，所述人体部位检测装置为热电堆红外传感器。
更为优选的是，所述混水器包括：冷水管、热水管、混水管和电动比例阀，所述电动比例阀设有两个进水口和一个出水口，各所述进水口对应与所述冷水管和所述热水管连通，所述出水口与所述混水管连通；对应两所述进水口分别设有与所述控制器连接、用来检测进水温度的第一温度传感器、第二温度传感器，对应所述出水口设有与所述控制器连接、用来检测出水温度的第三温度传感器。
更为优选的是，在所述控制器的信号输入端连接有环境温度传感器。
一种识别人体部位自动调水温方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在控制器中建立温度模型，使不同环境温度下、不同年龄段人群的不同身体部位分别对应一个洗浴温度；2)利用环境温度传感器和人体部位检测装置获取环境温度、人体全身平均温度和人体洗浴部位温度，控制器根据环境温度和人体全身平均温度判断人体所属年龄段、并结合人体所属年龄段及人体洗浴部位温度判断具体的身体部位；3)控制器根据获取环境温度、人体所属年龄段及人体洗浴部位控制混水器输出相应温度的热水。
一种电热水器，包括：壳体，安装在所述壳体上的内胆、主控制器和操作显示器，所述操作显示器与所述主控制器连接，所述内胆上安装有进水管、出水管，所述进水管和所述出水管上连接有混水器；其特征在于，所述操作显示器自带有单片机，所述混水器与所述单片机的信号输出端连接，在所述单片机的信号输入端连接有人体部位检测装置、进水温度传感器和出水温度传感器，所述进水温度传感器用来检测所述混水器的进冷水和进热水温度，所述出水温度传感器用来检测所述混水器的出热水温度。
更为优选的是，所述人体部位检测装置为设置在壳体和/或花洒上的一个或多个温度检测装置。
更为优选的是，所述单片机通过光耦信号线与所述电热水器的漏电保护插头连接，用来控制所述漏电保护插头的通断电。
更为优选的是，所述主控制器与所述电热水器的电加热器和中部温度传感器连接，分别用来控制所述电加热器的通断电和检测所述内胆中部水温。
更为优选的是，所述单片机中存储有与不同环境温度下、不同年龄段人群、不同身体部位一一对应的洗浴温度；在所述单片机的信号输入端连接有环境温度传感器和水流量传感器，通过所述水流量传感器来检测所述电热水器有无出水，当所述电热水器无出水时，每间隔一段时间通过所述环境温度传感器检测一次环境温度，并根据环境温度开始预调所述调温装置；当所述电热水器出水时，就停止检测环境温度，开始检测使用用户的人体全身平均温度和洗浴部位温度，并根据人体全身平均温度和环境温度判断使用用户的年龄段，根据使用用户的年龄段和洗浴部位温度判断具体的洗浴部位，从而输出相应温度的热水。
本发明的有益效果是：
能根据洗浴部位的不同自动调节输出相应温度的热水，节省了用户调节温度的时间，提升了使用体验；解决了用户洗浴时不能使用最舒适的水温来清洗身体每个部位的问题，有效解决因洗浴温度不适造成的发质干燥、发质受损变坏、皮肤流失水分过多等种不健康现象，更加避免了烫伤、着凉等问题的发生。同时，调节的出水温度还会考虑到用户用水时的室内温度与用户年龄等因素，更好的满足用户的实际使用需求。
附图说明
图1所示为本发明提供的自动调水温装置结构示意图。
图2所示为电动比例阀结构示意图。
图3所示为本发明提供的电热水器结构示意图。
图4所示为本发明提供的电热水器控制原理图。
图5所示为本发明提供的电热水器工作流程图。
附图标记说明：
1：人体部位检测装置，2：混水器，3：控制器，4：环境温度传感器，5：壳体，6：内胆，7：主控制器，8：操作显示器，9：进水管，10：出水管，11：混水器，12：人体部位检测装置，13：进水温度传感器，14：出水温度传感器，15：电加热器，16：中部温度传感器，17：光耦信号线，18：漏电保护插头。
2-1：冷水管，2-2：热水管，2-3：混水管，2-4：电动比例阀，2-5：第一温度传感器，2-6：第二温度传感器，2-7：第三温度传感器。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
实施例1
如图1所示，一种识别人体部位的自动调水温装置，其特征在于，包括：人体部位检测装置1，用来检测人体的洗浴部位；混水器2，用来改变冷热水混合比例从而调节出水温度；控制器3，所述控制器3与所述人体部位检测装置1和所述混水器2信号连接，用来根据所述人体部位检测装置1反馈的信号控制所述混水器2工作，从而根据不同的洗浴部位使所述混水器2输出相应温度的水。
其中，所述人体部位检测装置1为温度检测装置，优选所述温度检测装置为森霸传感科技股份有限公司生产的ISB-TS45H型热电堆红外传感器。采用热电堆红外传感器的好处是，可实现非接触温度测量且灵敏度、精度高。在其他实施方式中，所述温度检测装置采用其他高灵敏度的温度传感器亦可，不限于本实施例。
结合图2所示，所述混水器2包括：冷水管2-1、热水管2-2、混水管2-3和电动比例阀2-4，所述电动比例阀2-4设有两个进水口和一个出水口，各所述进水口对应与所述冷水管2-1和所述热水管2-2连通，所述出水口与所述混水管2-3连通；所述冷水管2-1上设有与所述控制器3连接的第一温度传感器2-5，所述热水管2-2上设有与所述控制器3连接的第二温度传感器2-6，所述混水管2-3上设有与所述控制器3连接的第三温度传感器2-7。实际工作时，控制器3根据第一温度传感器2-5和第二温度传感器2-6反馈的信号驱动所述电动比例阀2-4调节冷热水混水比例、并根据第三温度传感器反馈的信号进行微调。
优选所述电动比例阀2-4包括双管堵头和驱动装置，所述双管堵头的一端与驱动装置固定连接，所述双管堵头随驱动装置移动，以使双管堵头的另一端完全封堵其中一个进水口，或者同时部分封堵两个进水口。所述驱动装置为步进电机，通过传动机构与双管堵头连接，以带动双管堵头线性运动。
所述控制器3优选为STM32 MCU，融高性能、实时性、数字信号处理、低功耗、低电压于一身，同时保持高集成度和开发简易的特点。
至于控制器3与人体部位检测装置1和混水器2的具体连接电路根据器件型号的选择不同而略有差异且均为本领域普通技术人员所掌握的普通技术知识，这里不再赘述。
进一步地，在所述控制器3的信号输入端连接有环境温度传感器4，以便根据环境温度的不同生成不同的出热水温度。
上述识别人体部位自动调水温装置的工作原理如下：
1)在控制器3中建立温度模型，使不同环境温度下、不同年龄段人群的不同身体部位分别对应一个洗浴温度。
2)利用环境温度传感器和人体部位检测装置获取环境温度、人体全身平均温度和人体洗浴部位温度，控制器根据环境温度和人体全身平均温度判断人体所属年龄段、并结合人体所属年龄段及人体洗浴部位温度判断具体的身体部位。
3)控制器根据获取环境温度、人体所属年龄段及人体洗浴部位控制混水器输出相应温度的热水。
与现有技术相比，本实施例提供的一种识别人体部位的自动调水温装置，能根据洗浴部位的不同自动调节输出相应温度的热水，节省了用户调节温度的时间，提升了使用体验；解决了用户洗浴时不能使用最舒适的水温来清洗身体每个部位的问题，有效解决因洗浴温度不适造成的发质干燥、发质受损变坏、皮肤流失水分过多等种不健康现象，更加避免了烫伤、着凉等问题的发生。
实施例2
如图3、图4所示，一种电热水器，包括：壳体5，安装在所述壳体5上的内胆6、主控制器7和操作显示器8，所述操作显示器8与所述主控制器7连接，所述内胆6上安装有进水管9、出水管10，所述进水管9和所述出水管10上连接有混水器11；其特征在于，所述操作显示器8自带有单片机，所述混水器11与所述单片机的信号输出端连接，在所述单片机的信号输入端连接有人体部位检测装置12、进水温度传感器13和出水温度传感器14，所述进水温度传感器13用来检测所述混水器11的进冷水和进热水温度，所述出水温度传14感器用来检测所述混水器11的出热水温度。
其中，所述主控制器7与所述电热水器的电加热器15和中部温度传感器16连接，用来控制所述电加热器15的通断电和检测所述内胆6中部水温。
所述单片机通过光耦信号线17与所述电热水器的漏电保护插头18连接，用来控制所述漏电保护插头18的通断电。在所述单片机中存储有与不同环境温度下、不同年龄段人群的不同身体部位一一对应的洗浴温度；在所述单片机的信号输入端连接有环境温度传感器和水流量传感器。
优选地，所述混水器11为电动比例阀。所述人体部位检测装置12为设置在壳体5上的人体温度检测装置，如热电堆红外传感器、热释电红外传感器等。
结合图5所示，实际工作时，通过所述水流量传感器来检测所述电热水器有无出水，1)当所述电热水器无出水时，每间隔一段时间(如30min)通过所述环境温度传感器检测一次环境温度，并根据环境温度开始预调所述混水器，使出水瞬间就是比较符合实际的用水温度。2)当所述电热水器出水时，就停止检测环境温度，开始检测使用用户的人体全身平均温度和洗浴部位温度，并根据人体全身平均温度和环境温度判断使用用户的年龄段，根据使用用户的年龄段和洗浴部位温度判断具体的洗浴部位，从而输出相应温度的热水。3)当使用用户洗浴其他身体部位，根据使用用户的年龄段和洗浴部位温度重新判断具体的洗浴部位并进行水温调节，满足每个身体部位的洗浴温度需求。4)使用用户关闭用水后，返回步骤1)。
本实施例中，根据环境温度预设的混水温度，不同环境温度下、不同年龄段人群的不同身体部位与洗浴温度的对应关系，不同环境温度下、不同人体整体平均温度与年龄段对应关系，以及年龄段、洗浴部位温度与洗浴部位的对应关系都是根据实验测得或由经验确定的。
本实施例提供的一种电热水器，利用热电堆传感器自动识别用户身体部位，使用自动调温装置调节每个部位合适洗浴温度的电热水器；调节的出水温度还会考虑到用户用水时的室内温度与用户年龄等因素，更好的满足用户的实际使用需求。
通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。
Claims (10)
1.一种识别人体部位的自动调水温装置，其特征在于，包括：
人体部位检测装置，用来检测人体的洗浴部位；
混水器，用来改变冷热水混合比例从而调节出水温度；
控制器，所述控制器与所述人体部位检测装置和所述混水器信号连接，用来根据所述人体部位检测装置反馈的信号控制所述混水器工作，从而使所述混水器输出相应温度的水。
2.根据权利要求1所述的一种识别人体部位的自动调水温装置，其特征在于，所述人体部位检测装置为热电堆红外传感器。
3.根据权利要求1所述的一种识别人体部位的自动调水温装置，其特征在于，所述混水器包括：冷水管、热水管、混水管和电动比例阀，所述电动比例阀设有两个进水口和一个出水口，各所述进水口对应与所述冷水管和所述热水管连通，所述出水口与所述混水管连通；对应两所述进水口分别设有与所述控制器连接、用来检测进水温度的第一温度传感器、第二温度传感器，对应所述出水口设有与所述控制器连接、用来检测出水温度的第三温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种识别人体部位的自动调水温装置，其特征在于，在所述控制器的信号输入端连接有环境温度传感器。
5.一种识别人体部位自动调水温方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在控制器中建立温度模型，使不同环境温度下、不同年龄段人群的不同身体部位分别对应一个洗浴温度；
2)利用环境温度传感器和人体部位检测装置获取环境温度、人体全身平均温度和人体洗浴部位温度，控制器根据环境温度和人体全身平均温度判断人体所属年龄段、并结合人体所属年龄段及人体洗浴部位温度判断具体的身体部位；
3)控制器根据获取环境温度、人体所属年龄段及人体洗浴部位控制混水器输出相应温度的热水。
6.一种电热水器，包括：壳体，安装在所述壳体上的内胆、主控制器和操作显示器，所述操作显示器与所述主控制器连接，所述内胆上安装有进水管、出水管，所述进水管和所述出水管上连接有混水器；其特征在于，所述操作显示器自带有单片机，所述混水器与所述单片机的信号输出端连接，在所述单片机的信号输入端连接有人体部位检测装置、进水温度传感器和出水温度传感器，所述进水温度传感器用来检测所述混水器的进冷水和进热水温度，所述出水温度传感器用来检测所述混水器的出热水温度。
7.根据权利要求6所述的一种电热水器，其特征在于，所述人体部位检测装置为设置在壳体和/或花洒上的一个或多个温度检测装置。
8.根据权利要求6所述的一种电热水器，其特征在于，所述单片机通过光耦信号线与所述电热水器的漏电保护插头连接，用来控制所述漏电保护插头的通断电。
9.根据权利要求6所述的一种电热水器，其特征在于，所述主控制器与所述电热水器的电加热器和中部温度传感器连接，分别用来控制所述电加热器的通断电和检测所述内胆中部水温。
10.根据权利要求6所述的一种电热水器，其特征在于，所述单片机中存储有与不同环境温度下、不同年龄段人群、不同身体部位一一对应的洗浴温度；在所述单片机的信号输入端连接有环境温度传感器和水流量传感器，通过所述水流量传感器来检测所述电热水器有无出水，当所述电热水器无出水时，每间隔一段时间通过所述环境温度传感器检测一次环境温度，并根据环境温度开始预调所述调温装置；当所述电热水器出水时，就停止检测环境温度，开始检测使用用户的人体全身平均温度和洗浴部位温度，并根据人体全身平均温度和环境温度判断使用用户的年龄段，根据使用用户的年龄段和洗浴部位温度判断具体的洗浴部位，从而输出相应温度的热水。
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