CN111012174A - 一种水位检测及加热控制系统、水位检测及加热控制方法及电热壶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精度高、响应灵敏的水位检测及加热控制系统、水位检测及加热控制方法及电热壶，其中水位检测及加热控制系统，包括用于加热水温的加热装置、用于检测加热装置温度并产生温度信号的温度检测装置以及用于控制加热装置加热的MCU控制器，MCU控制器接收温度检测装置的温度信号并生成测试温度曲线，MCU控制器根据测试温度曲线控制加热装置加热。本发明的电热壶的水位检测及加热控制方法，通过测试加热装置加热时的温度曲线进行判断壶内的水量是否低于最低水位的水量，从而实现对加热装置的加热进行精准控制，避免电热壶在水量过少过低的情况下继续加热，避免电热壶损坏，延长其使用寿命，并且减少事故发生。

Description

一种水位检测及加热控制系统、水位检测及加热控制方法及 电热壶

技术领域

本发明涉及电器技术领域，具体涉及一种水位检测及加热控制系统、水位检测及加热控制方法及电热壶。

背景技术

电热壶当下家庭常备用于煮水的电器，而电热壶在使用过程中容易因人为的失误操作，导致电热壶发生干烧或加热水位过低，使电热壶容易损坏，并且电热壶内无水或水位过低时进行加热，亦会带来一定的安全隐患。因此，为了避免上述的安全问题发生，现有的电热壶一般在壶内设置用于测试水位高度的水位传感器，通过监测水位高度，从而保证电热壶内的水位在最低水位以上才能进行加热。但是，有时候电热壶的放置平面存在倾斜，从而导致电热壶内的水位亦相对于电热壶发生倾斜，导致传统的水位传感器监测壶内水位的检测方式存在误差，容易导致电热壶在水位过低的情况下继续加热，从而使得电热壶损坏，甚至引起事故。

发明内容

为了解决上述电热壶监测水位误差大的技术问题，本发明提供一种精度高、响应灵敏的水位检测及加热控制系统、水位检测及加热控制方法及电热壶。

根据本发明公开的第一方面，本发明公开的一种水位检测及加热控制系统，包括：用于加热水温的加热装置、用于检测加热装置温度并产生温度信号的温度检测装置以及用于控制加热装置加热的MCU控制器，MCU控制器接收温度检测装置的温度信号并生成测试温度曲线，MCU控制器根据测试温度曲线控制加热装置加热。

根据本发明的一实施方式，温度检测装置采用温度传感器。

根据本发明的一实施方式，加热控制系统还包括：对壶内自动续水的续水装置，续水装置与MCU控制器电性连接。

根据本发明公开的第二方面，本发明公开的一种电热壶，包括：本发明公开的第一方面所述的水位检测及加热控制系统。

根据本发明公开的第三方面，本发明公开的一种电热壶，电热壶包括：用于加热水温的加热装置、用于检测加热装置温度并产生温度信号的温度检测装置、用于对壶内自动续水的续水装置以及用于控制加热装置加热的MCU控制器，水位检测及加热控制方法包括如下步骤：

MCU控制器控制加热装置加热；

温度检测装置检测加热装置的温度生成温度信号；

MCU控制器根据温度检测装置的温度信号生成测试温度曲线；以及

MCU控制器判定测试温度曲线变化范围是否在阈值内，判定水位是否低于最低水位，并根据判定结果控制加热装置是否停止加热，以及控制续水装置是否自动续水。

根据本发明的一实施方式，MCU控制器生成温度曲线过程包括：

记录当前温度值W1；以及

间隔时间T1记录一次当前温度值W1，生成测试温度曲线。

根据本发明的一实施方式，MCU控制器判定温度曲线变化范围是否在阈值内过程包括：

设定预设温度曲线；

预设判定时间T0，并获取预设温度曲线T0对应的预设温度W0；

当T1累计的总和时间T2大于或等于T0时，获取当前温度W1；

将当前温度W1与预设温度W0比较；当W1小于或等于W0时，判定温度曲线变化范围在阈值内，判定水位等于或大于预设最低水位，MCU控制器控制加热装置继续加热；当W1大于W0时，判定温度曲线变化范围在阈值外，判定水位小于预设最低水位，MCU控制器控制加热装置停止加热，以及控制续水装置自动续水。

根据本发明的一实施方式，MCU控制器判定温度曲线变化范围是否在阈值内过程包括：

设定预设温度曲线；

预设判定温度W0，并获取预设温度曲线W0对应的预设时间T0；

当当前温度W1大于或等于判定温度W0时；

将T1累计的总和时间T2与判定时间T0比较；当T2大于或等于T0时，判定温度曲线变化范围在阈值内，判定水位等于或大于预设最低水位，MCU控制器控制加热装置继续加热；当T2小于T0时，判定温度曲线变化范围在阈值外，判定水位小于预设最低水位，MCU控制器控制加热装置停止加热，以及控制续水装置自动续水。根据本发明的一实施方式，电热壶还包括：设置于壶内并用于检测水温的水温传感器，水位检测及加热控制方法还包括:

通过水温传感器检测水温生成水温信号；以及

MCU控制器根据水温信号判定水温是否达到最大加热温度，根据判定结果控制加热装置是否停止加热。

本发明的电热壶的水位检测及加热控制方法，通过测试加热装置加热时的温度曲线进行判断壶内的水量是否低于最低水位的水量，从而实现对加热装置的加热进行精准控制，避免电热壶在水量过少过低的情况下继续加热，避免电热壶损坏，延长其使用寿命，并且减少事故发生。

附图说明

图1为一实施例中水位检测及加热控制系统的结构框图。

图2为一实施例中电热壶的结构示意图。

图3为一实施例中电热壶的水位检测及加热控制方法的流程示意图。

图4为一实施例中电热壶的水位检测及加热控制方法的步骤S3的流程示意图。

图5为一实施例中电热壶的水位检测及加热控制方法的步骤S4的流程示意图。

图6为另一实施例中电热壶的水位检测及加热控制方法的步骤S4的流程示意图。

图7为另一实施例中电热壶的水位检测及加热控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细描述。

请参考图1所示，为一实施例中水位检测及加热控制系统的结构框图。

本发明提供一种水位检测及加热控制系统，其主要用于控制电热壶的加热,尤其是用于判定电热壶的壶内水量是否低于最低水位的水量,从而避免电热壶在水量低于最低水位水量时仍然进行加热,有效避免电热壶发生干烧或水量过少的情况下加热。水位检测及加热控制系统主要包括用于加热水温的加热装置10、用于检测加热装置10温度并产生温度信号的温度检测装置20以及用于控制加热装置10加热的MCU控制器30。其中MCU控制器30接收温度检测装置20的温度信号并生成测试温度曲线，MCU控制器30根据测试温度曲线控制加热装置10是否加热。

加热控制系统工作时，加热装置10与电热壶的壶体100接触，从而实现热传导加热，MCU控制器30设置有预设温度曲线，该预设温度曲线为壶内水量等于最低水位水量时，加热装置10进行加热的温度曲线，其中加热装置10加热工作后，若壶内水量大于最低水位水量时，加热装置10的温度曲线升温速度小于预设温度曲线的升温速度，相反，若壶内水量小于最低水位水量时，则加热装置10的温度曲线升温速度大于预设温度曲线的升温速度，利用上述判定原则，MCU控制器30获取温度检测装置20的温度信号并生成测试温度曲线后，MCU控制器30根据判定测试温度曲线的升温速度是否大于预设温度曲线的升温速度，从而控制加热装置10是否加热。具体的，当测试温度曲线的升温速度大于预设温度曲线的升温速度，MCU控制器30判定壶内水量小于最低水位水量，MCU控制器30控制加热装置10停止加热；当测试温度曲线的升温速度小于或等于预设温度曲线的升温速度，MCU控制器30判定壶内水量大于或等于最低水位水量，MCU控制器30控制加热装置10继续加热。

进一步的，温度检测装置20采用温度传感器，其中温度传感器具有根据不同的温度下产生出不同的电信号的特性，例如温度检测装置20可采用热敏电阻，利用温度传感器可测试出加热装置10的温度曲线，实施简单，测试效果好，有效降低产品的设计成本。具体的，温度传感器紧贴加热装置10的加热部位设置，可使得测试更加精准有效。具体应用时，电热壶的加热控制系还包括：用于接收温度检测装置20的温度信号并转换成数字信号的AD转换器40，利用AD转换器40可将温度检测装置产生的电信号转换成数字信号，从而便于MCU控制器获取并生成测试温度曲线。

进一步的，加热控制系统还包括对壶内自动续水的续水装置(图中未标出)，续水装置与MCU控制器电性连接，当壶内水位低于最低水位时，MCU控制器控制续水装置自动续水，使得壶内水位高于最低水位后，MCU控制器可控制加热装置重新加热。

进一步的，请继续参考图1所示，加热控制系统还包括设置于壶内并用于检测水温的水温传感器50，其中水温传感器50与MCU控制器30电性连接，通过水温传感器50检测水温并生成水温信号，MCU控制器30可根据水温信号判定水温是否达到加热最大值，若达到加热最大值则控制加热装置10停止加热，实现节能控制。

请一并参考图2所示，其为一实施例本发明中电热壶的结构示意图。

本发明还提供一种电热壶，其包括前面的所述的加热控制系统，其中该加热控制系统的结构以及工作原理请参阅前面所述，此处不再进行赘述，该电热壶利用检测加热装置的加热过程中的温度曲线判断壶内水量是否达到最低水位水量，从而实现对加热装置的加热控制，有效避免电热壶在水量过少过低的情况下继续加热，避免电热壶损坏，延长其使用寿命。

请一并参考图3所示，其为一实施例中本发明中电热壶的水位检测及加热控制方法的流程示意图。

本发明还提供了一种电热壶的水位检测及加热控制方法，主要包括以下步骤：

S1，MCU控制器控制加热装置加热。

MCU控制器通过接收电热壶的加热控制命令控制加热装置加热。例如，电热壶上设置有加热开关，MCU控制器接收到加热开关的加热信号后控制加热装置加热。当然的，MCU控制器还可通过其他部件接收加热指令，从而控制加热装置加热。

S2，温度检测装置检测加热装置的温度生成温度信号。

温度检测装置通过检测加热装置的温度并生成温度信号。例如，温度检测装置采用温度传感器。例如温度检测装置与加热装置紧贴设置，使得测试的温度值更加精准。例如，温度检测装置生成的温度信号通过AD转换器转换成数字信号后在传输至MCU控制器，更加便于MCU控制器对温度信号的处理。

S3，MCU控制器根据温度检测装置的温度信号生成测试温度曲线。

MCU控制器获取温度检测装置的温度信号，通过记录并形成测试温度曲线。具体的，请参考图4所示，其为一实施例中电热壶的水位检测及加热控制方法的步骤S3的流程示意图，MCU控制器生成温度曲线过程包括：S31，记录当前温度值W1；S32，间隔时间T1记录一次当前温度值W1，生成测试温度曲线。其中间隔时间T1根据用户需求设置，例如间隔时间T1为0.1ms。

S4，MCU控制器判定测试温度曲线变化范围是否在阈值内，并根据判定结果控制加热装置是否停止加热，以及控制续水装置是否自动续水。

MCU控制器通过判定测试温度曲线与预设阈值进行比较，当判定在阈值内，则MCU控制器控制加热装置继续加热，当判定在阈值外，则MCU控制器控制加热装置停止加热，并且控制续水装置对壶内进行自动续水，使得壶内水位高于或等于最低水位。

在一实施例中，请一并参考图5所示，其为一实施例中电热壶的水位检测及加热控制方法的步骤S4的流程示意图，MCU控制器判定温度曲线变化范围是否在阈值内过程包括如下步骤：

S41，设定预设温度曲线。例如，预设温度曲线为壶内水量等于最低水位水量时加热装置加热过程中的温度曲线。

S42，预设判定时间T0，例如判定时间T0为3S，并获取预设温度曲线中T0对应的预设温度W0，其中预设温度W0即为壶内水量等于最低水位水量时加热装置加热T0后的温度。

S43，当T1累计的总和时间T2大于或等于T0时，即加热装置的加热时间T2等于T0，获取当前温度W1。

S44，将当前温度W1与预设温度W0比较。当W1小于或等于W0时，即加热装置加热过程中升温速度小于或等于壶内水量等于最低水位水量时加热装置的升温速度，换句话说，当前壶内水量大于或等于最低水位水量，判定温度曲线变化范围在阈值内，判定壶内水位等于或大于预设最低水位，MCU控制器控制加热装置继续加热；当W1大于W0时，即加热装置加热过程中升温速度大于壶内水量等于最低水位水量时加热装置的升温速度，换句话说，当前壶内水量小于最低水位水量，判定温度曲线变化范围在阈值外，判定壶内水位小于预设最低水位，MCU控制器控制加热装置停止加热，以及控制续水装置自动续水。

在另一实施例中，请一并参考图6所示，其为另一实施例中电热壶的水位检测及加热控制方法的步骤S4的流程示意图，MCU控制器判定温度曲线变化范围是否在阈值内过程还可为如下步骤：

S41，设定预设温度曲线。例如，预设温度曲线为壶内水量等于最低水位水量时加热装置加热过程中的温度曲线。

S42，预设判定温度W0，例如判定温度W0为75摄氏度，并获取预设温度曲线中W0对应的预设时间T0，即壶内水量等于最低水位水量时加热装置加热至判定温度W0所需要的时间为T0。

S43，当当前温度W1大于或等于判定温度W0时，即当前加热装置加热至大于或等于判定温度W0时。

S44，将T1累计的总和时间T2与判定时间T0比较。即温度相同时，加热装置加热时间T2大于或等于T0时，换句话说，加热装置加热至判定温度W0的时间大于或等于于判定时间T0，当前壶内水量大于或等于最低水位水量，判定温度曲线变化范围在阈值内，判定壶内水位等于或大于预设最低水位，MCU控制器控制加热装置继续加热；当T2小于T0时，即温度相同时，加热装置加热时间T2小于T0时，当前壶内水量小于最低水位水量，判定温度曲线变化范围在阈值外，判定壶内水位小于预设最低水位，MCU控制器控制加热装置停止加热，以及控制续水装置自动续水。

在本申请中，当加热装置停止加热时，MCU控制器控制续水装置自动续水。其中续水水量可为预设水量，例如，当壶内水位小于预设最低水位时，续水装置自动续水一倍预设最低水位水量，从而保证壶内水量大于最低水位。另外值得注意的是，在申请中，续水装置自动续水后，MCU控制器还可控制加热装置继续加热。

在又一实施例中，请参考图7所示，其为另一实施例中电热壶的水位检测及加热控制方法的流程示意图，电热壶还包括设置于壶内并用于检测水温的水温传感器，水位检测及加热控制方法还包括:

S5，通过水温传感器检测水温生成水温信号。

S6，MCU控制器根据水温信号判定水温是否达到最大加热温度，根据判定结果控制加热装置是否停止加热。具体的，当水温达到最大加热温时，MCU控制器控制加热装置停止加热，当水温未达到最大加热温时，MCU控制器控制加热装置继续加热，从而实现电热壶自动停止加热，节能环保。

综上所述，本发明的电热壶的水位检测及加热控制方法，通过测试加热装置加热时的温度曲线进行判断壶内的水量是否低于最低水位的水量，从而实现对加热装置的加热进行精准控制，避免电热壶在水量过少过低的情况下继续加热，避免电热壶损坏，延长其使用寿命，并且减少事故发生。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在本发明的精神和范围内。

Claims (9)

1.一种水位检测及加热控制系统，其特征在于，其包括：用于加热水温的加热装置、用于检测加热装置温度并产生温度信号的温度检测装置以及用于控制加热装置加热的MCU控制器，所述MCU控制器接收温度检测装置的温度信号并生成测试温度曲线，所述MCU控制器根据测试温度曲线判断水位是否低于最低水位，从而控制加热装置加热。

2.根据权利要求1所述的电热壶的加热控制系，其特征在于，所述温度检测装置采用温度传感器。

3.根据权利要求1或2所述的水位检测及加热控制系统，其特征在于，其还包括：对壶内自动续水的续水装置，所述续水装置与所述MCU控制器电性连接。

4.一种电热壶，其特征在于，其包括：权利要求1至3任一所述的水位检测及加热控制系统。

5.一种电热壶的水位检测及加热控制方法，其特征在于，所述电热壶包括：用于加热水温的加热装置、用于检测加热装置温度并产生温度信号的温度检测装置、用于对壶内自动续水的续水装置以及用于控制加热装置加热及控制续水装置续水的MCU控制器，所述水位检测及加热控制方法包括如下步骤：

MCU控制器控制加热装置加热；

温度检测装置检测加热装置的温度生成温度信号；

MCU控制器根据温度检测装置的温度信号生成测试温度曲线；以及

MCU控制器判定测试温度曲线变化范围是否在阈值内，判定水位是否低于最低水位，并根据判定结果控制加热装置是否停止加热，以及控制续水装置是否自动续水。

6.根据权利要求5所述的电热壶的水位检测及加热控制方法，其特征在于，所述MCU控制器生成温度曲线过程包括：

记录当前温度值W1；以及

间隔时间T1记录一次当前温度值W1，生成测试温度曲线。

7.根据权利要求6所述的电热壶的水位检测及加热控制方法，其特征在于，所述MCU控制器判定温度曲线变化范围是否在阈值内过程包括：

设定预设温度曲线；

预设判定时间T0，并获取预设温度曲线T0对应的预设温度W0；

当T1累计的总和时间T2大于或等于T0时，获取当前温度W1；以及

将当前温度W1与预设温度W0比较；当W1小于或等于W0时，判定温度曲线变化范围在阈值内，判定水位等于或大于预设最低水位，MCU控制器控制加热装置继续加热；当W1大于W0时，判定温度曲线变化范围在阈值外，判定水位小于预设最低水位，MCU控制器控制加热装置停止加热以及控制续水装置自动续水。

8.根据权利要求6所述的电热壶的水位检测及加热控制方法，其特征在于，所述MCU控制器判定温度曲线变化范围是否在阈值内过程包括：

设定预设温度曲线；

预设判定温度W0，并获取预设温度曲线W0对应的预设时间T0；

当当前温度W1大于或等于判定温度W0时；

将T1累计的总和时间T2与判定时间T0比较；当T2大于或等于T0时，判定温度曲线变化范围在阈值内，判定水位等于或大于预设最低水位，MCU控制器控制加热装置继续加热；当T2小于T0时，判定温度曲线变化范围在阈值外，判定水位小于预设最低水位，MCU控制器控制加热装置停止加热以及控制续水装置自动续水。

9.根据权利要求5至8任一所述的电热壶的加热控制方法，其特征在于，所述电热壶还包括：设置于壶内并用于检测水温的水温传感器，所述加热控制方法还包括:

通过水温传感器检测水温生成水温信号；以及

MCU控制器根据水温信号判定水温是否达到最大加热温度，根据判定结果控制加热装置是否停止加热。

Images