CN111503903B - 一种热水器精准恒温控制系统以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热水器精准恒温控制系统以及控制方法，控制方法包括初始化步骤，预调步骤根据进水温度、内胆温度、进水流量以及预设混合水温度，控制实时混合水温度；延迟步骤，开启热水器，自检测到进水流量产生变化后，等待一段时间；精调步骤，根据实时混合水温度以及目标温度，控制恒温装置动作。本技术方案中在预调步骤和精调步骤之间设置有延迟步骤，在延迟步骤中需要根据进水流量以及热水器的额定容量、或者根据进水温度的变化率、或者根据进水流量对精调延迟时间进行设置，热水器在精调延迟时间内将冷水管道中温度较高的水完全排出，在精调步骤中对混合水温度进行控制时就无需受到冷水管道中的温水干扰，能够实现快速精准恒温功能。

Description

一种热水器精准恒温控制系统以及控制方法

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，更具体地说涉及一种热水器精准恒温控制系统以及控制方法。

背景技术

恒温阀可以实现热水器恒定的出水温度，目前，市面上的恒温阀大体分为机械式恒温阀与电子式恒温阀。机械式恒温阀通过感温材料的热胀冷缩原理，从而改变冷热水流量达到流出所设定温度的水，感温材料易受外界环境变化的影响，并且由于所需要的反应时间较长，调节过程中容易出现高温烫伤的情况，不能达到及时变化调节，智能化程度低。相较于下，电子式恒温阀可实现智能化调节，现有的电子式恒温阀一般有两种控制方式，一种是比较当前的混水温度和设定温度，进而直接调节至所需温度，该方式调节时间长；另外一种是利用温升与温降的能量守恒关系，确定调节位置，易受外界变化环境影响，不能及时调节至所需温度，整体调节时间也较长。

为解决以上技术问题，申请号为201911101406.8的专利文献公开了一种恒温阀及其控制方法和具有其的热水器，该技术方案提供了一种恒温控制方法，具体分为预调步骤以及精调步骤，预调步骤中通过采集进水温度、内胆温度、混合水温度和进水流量，控制恒温阀中步进电机动作至预调步数，之后等待某个固定的时间段，再进入精调步骤，通过混合水温度与目标温度进行比较，根据比较结果控制恒温阀中步进电机动作至目标步数。

该技术方案中由于从预调步骤过度到精调步骤需要经过一个较长的固定的时间段，在一定程度上，延长了其中部分用户的恒温等待时间；而且该方案过于机械化，智能化程度不足，不能根据不同的用户使用情况做出相应的调整，再且由于热传递导致热水器冷水管道中存在分层现象，靠近内胆的部分冷水管道中水温较高，远离内胆的部分冷水管道中水温较低，因此进入到精调步骤时由于温度较高的水未完全排出导致难以实现输出水精准恒温功能。

发明内容

本发明目的在于提供一种热水器精准恒温控制系统以及控制方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种热水器精准恒温控制方法，热水器设置有用于调节冷热水混水比例的恒温装置，所述热水器精准恒温控制方法包括以下步骤：

初始化步骤，设置热水器出水的目标温度以及预设混合水温度；

预调步骤，分别采集进水温度、内胆温度以及进水流量，并根据所述进水温度、所述内胆温度、所述进水流量以及所述预设混合水温度，通过恒温装置动作控制实时混合水温度；

延迟步骤，开启热水器，自检测到所述进水流量产生变化后，等待一段时间，在该段时间内控制恒温装置停止产生任何动作；

精调步骤，采集实时混合水温度，根据所述实时混合水温度以及所述目标温度，控制恒温装置动作，令热水器的实时混合水温度接近所述目标温度；

所述延迟步骤中，将等待的该段时间定义为精调延迟时间，所述精调延迟时间是可修改式设置；

所述延迟步骤中，所述精调延迟时间通过所述进水流量以及热水器的额定容量进行设置。

或者，所述延迟步骤中，所述精调延迟时间的结束时刻通过所述进水温度的变化率进行设置；

或者，所述延迟步骤中，所述精调延迟时间通过所述进水流量进行设置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述预调步骤中，包括判断热水器是否首次开启，如果是，所述预设混合水温度设置为25摄氏度至30摄氏度之间，如果不是，所述预设混合水温度根据上次开启时所设置的所述目标温度进行设定。

作为上述技术方案的进一步改进，热水器的恒温装置包括用于调节冷热水混水比例的步进电机；

所述精调步骤中，将所述实时混合水温度以及所述目标温度进行比较，若所述目标温度与所述实时混合水温度的差大于第一温度余量，控制所述步进电机沿第一方向动作，若所述实时混合水温度与所述目标温度的差大于第二温度余量，控制所述步进电机沿第二方向动作，若所述实时混合水温度与所述目标温度的差在余量范围内，控制所述步进电机停止产生任何动作；

所述第一方向与所述第二方向是相反的；

所述第一温度余量、所述第二温度余量以及所述余量范围均在所述初始化步骤中进行设置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述精调步骤包括设置若干个差值范围，每个所述差值范围对应一个预设步距角；计算所述实时混合水温度与所述目标温度的差的绝对值；判断所述实时混合水温度与所述目标温度的差的绝对值所属的差值范围，获取其所对应的预设步距角；控制所述步进电机按照所述预设步距角进行动作。

本发明同时还公开了一种热水器精准恒温控制系统，包括加热内胆，与所述加热内胆相连接的恒温装置，与所述恒温装置相连接的冷水管道以及热水管道；

所述加热内胆中安装有用于检测内胆温度的第一温度传感器，所述冷水管道或者所述恒温装置安装有用于检测进水温度的第二温度传感器以及用于检测进水流量的流量传感器，所述热水管道或者所述恒温装置安装有用于检测混合水温度的第三温度传感器；

所述热水器精准恒温控制系统还包括微处理器，所述微处理器分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述流量传感器以及所述恒温装置相连接；

热水器启动后所述微处理器执行以上所述的控制方法。

作为上述技术方案的进一步改进，本技术方案还包括用于表示加热内胆中额定容量的拨码开关，所述拨码开关与所述微处理器相连接。

本发明的有益效果是：本技术方案中在预调步骤和精调步骤之间设置有延迟步骤，在延迟步骤中需要根据进水流量以及热水器的额定容量、或者根据进水温度的变化率、或者根据进水流量对精调延迟时间进行设置，热水器在精调延迟时间内将冷水管道中温度较高的水完全排出，在精调步骤中对混合水温度进行控制时就无需受到冷水管道中的温水干扰，能够实现快速精准恒温功能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1是本发明的控制方法流程示意图。

图2是本发明的热水器结构示意图；

图3是本发明的控制系统电路结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，本申请公开了一种热水器精准恒温控制方法，该热水器中设置有用于调节冷热水混水比例的恒温装置200，热水器精准恒温控制方法的第一实施例，包括以下步骤：

初始化步骤，设置热水器出水的目标温度以及预设混合水温度；

预调步骤，分别采集进水温度、内胆温度以及进水流量，并根据所述进水温度、所述内胆温度、所述进水流量以及所述预设混合水温度，通过恒温装置200动作控制实时混合水温度；

延迟步骤，开启热水器，自检测到所述进水流量产生变化后，等待一段时间，在该段时间内控制恒温装置200停止产生任何动作；

精调步骤，采集实时混合水温度，根据所述实时混合水温度以及所述目标温度，控制恒温装置200动作，令热水器的实时混合水温度接近所述目标温度；

所述延迟步骤中，将等待的该段时间定义为精调延迟时间，所述精调延迟时间是可修改式设置。

本实施例的所述延迟步骤中的所述精调延迟时间具体是根据与恒温装置200相连接的冷水管道300中的温度段长度进行设置。

本实施例中所述目标温度指的是热水器启动后用户要求所述实时混合水温度达到的理想值，这需要用户开启热水器之前根据个人需求进行设定，而所述预设混合水温度指的是热水器开启前，通过对恒温装置200进行控制使所述实时混合水温度提高到某个温度值，所述某个温度值就是指预设混合水温度。本实施例中所述预设混合水温度无需用户设定，具体是根据程序以某种规律自动设定的。本实施例在热水器开启前通过恒温装置200将所述实时混合水温度提升至与所述预设混合水温度一致的温度值，主要是为了在热水器开启前令所述实时混合水温度接近所述目标温度，从而缩短达到恒温的时间。

本实施例中，设置所述精调延迟时间的第一种方式，具体是通过所述进水流量以及热水器的额定容量进行设置的，之所以能够通过热水器的额定容量进行设置，主要是因为与热水器调温装置相连接冷水管道300中温水段体积，与热水器的额定容量呈一定的对应关系。本实施例延迟步骤具体包括设置热水器的额定容量与热水器冷水管道300的温水段体积的对应关系表；获取热水器的额定容量，进而根据所述对应关系表获取热水器冷水管道300的温水段体积V；检测进水流量Q，此处所述的进水流量指的是流入调温装置的流量以及流入加热内胆100的流量之和；根据表达式t＝V/Q计算所述精调延迟时间t。

本实施例中所述热水器的额定容量可以通过在热水器的加热内胆100中设置的液位传感器进行检测，也可以通过拨码开关在热水器出厂时根据其额定容量进行设定，即拨码开关的各种状态与热水器的额定容量呈一一对应关系，恒温控制过程中通过检测拨码开关的状态从而识别热水器的额定容量。

本实施例中，设置所述精调延迟时间的第二种方式，具体是检测所述进水温度，通过所述进水温度的变化率对所述精调延迟时间的结束时刻进行设定。本实施例延迟步骤具体包括设置一阈值；检测所述进水温度并计算当前时刻的进水温度的变化率，将所述进水温度的变化率与该阈值进行比较，当所述进水温度的变化率小于该阈值时，证明进水温度的变化已经十分缓慢了，冷水管道300中的温水段基本排出，所述精调延迟时间的结束时刻达到，可以执行精调步骤。

本实施例中，设置所述精调延迟时间的第三种方式，具体是通过所述进水流量进行设置的。本实施例延迟步骤具体包括设置所述进水流量与精调延迟时间的对应关系表；检测所述进水温度；根据该对应关系表获取其所对应的精调延迟时间。

本实施例中设置所述精调延迟时间的第一种方式以及第三种方式需要先计算精调延迟时间，再启动定时，等定时时间超过所述精调延迟时间即代表所述延迟步骤结束，热水器的冷水管道300中的温水基本排出，可执行精调步骤。而设置所述精调延迟时间的第二种方式这无需计算精调延迟时间，只需等到所述进水温度的变化率下降到所设置的阈值，即代表所述精调延迟时间的结束时刻到达，可执行精调步骤。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述预调步骤中，包括判断热水器是否首次开启，如果是，所述预设混合水温度设置为25摄氏度至30摄氏度之间，如果不是，所述预设混合水温度根据上次开启时所设置的所述目标温度进行设定。由于热水器首次使用时，无法根据已有数据设置所述预设混合水温度，因此需要直接对所述预设混合水温度赋值一个常数，若热水器不是首次使用，则可通过上一次使用时所述目标温度进行设定。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中热水器的恒温装置200包括用于调节冷热水混水比例的步进电机；

所述精调步骤中，将所述实时混合水温度以及所述目标温度进行比较，若所述目标温度与所述实时混合水温度的差大于第一温度余量，控制所述步进电机沿第一方向动作，若所述实时混合水温度与所述目标温度的差大于第二温度余量，控制所述步进电机沿第二方向动作，若所述实时混合水温度与所述目标温度的差在余量范围内，控制所述步进电机停止产生任何动作；

所述第一方向与所述第二方向是相反的；

所述第一温度余量、所述第二温度余量以及所述余量范围均在所述初始化步骤中进行设置。

具体地，本实施例中，若所述目标温度与所述实时混合水温度的差大于1摄氏度，则控制所述步进电机沿第一方向动作，提高实时混合水温度；若所述实时混合水温度与所述目标温度的差大于1摄氏度，则控制所述步进电机沿第二方向动作，降低实时混合水温度；若所述实时混合水温度与所述目标温度的差在正负1摄氏度范围内，则控制所述步进电机停止产生任何动作。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述精调步骤包括设置若干个差值范围，每个所述差值范围对应一个预设步距角；计算所述实时混合水温度与所述目标温度的差的绝对值；判断所述实时混合水温度与所述目标温度的差的绝对值所属的差值范围，获取其所对应的预设步距角；控制所述步进电机按照所述预设步距角进行动作。具体地，本实施例中若所述实时混合水温度与所述目标温度的差的绝对值较大，证明所述实时混合水温度与所述目标温度的差距较大，此时需要控制所述步进电机快速动作，提高实时混合水温度的变化速度，缩减所述实时混合水温度达到所述目标温度的时间，因此本实施例根据所述实时混合水温度与所述目标温度的差的绝对值实时控制所述步进电机的步距角。本实施例中按数值大小依次设置若干个差值范围，分别定义为第一差值范围、第二差值范围至第N差值范围，每个所述差值范围分别对应一个预设步距角，第一差值范围对应第一预设步距角，第二差值范围对应第二预设步距角，第N差值范围对应第N预设步距角，其中第一预设步距角、第二预设步距角至第N预设步距角依次增大。

参照图2和图3，本申请同时还公开了一种热水器精准恒温控制系统，其第一实施例，包括加热内胆100，与所述加热内胆100相连接的恒温装置200，与所述恒温装置200相连接的冷水管道300以及热水管道400；

所述加热内胆100中安装有用于检测内胆温度的第一温度传感器，所述冷水管道300或者所述恒温装置200安装有用于检测进水温度的第二温度传感器以及用于检测进水流量的流量传感器，所述热水管道400或者所述恒温装置200安装有用于检测混合水温度的第三温度传感器；

所述热水器精准恒温控制系统还包括微处理器，所述微处理器分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述流量传感器以及所述恒温装置200相连接；

热水器启动后所述微处理器执行以上所述的控制方法。

进一步作为优选的实施方式，本实施例还包括用于表示加热内胆100中额定容量的拨码开关，所述拨码开关与所述微处理器相连接。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种热水器精准恒温控制方法，热水器设置有用于调节冷热水混水比例的恒温装置，其特征在于：包括以下步骤：

初始化步骤，设置热水器出水的目标温度以及预设混合水温度；

预调步骤，分别采集进水温度、内胆温度以及进水流量，并根据所述进水温度、所述内胆温度、所述进水流量以及所述预设混合水温度，通过恒温装置动作控制实时混合水温度；

延迟步骤，开启热水器，自检测到所述进水流量产生变化后，等待一段时间，在该段时间内控制恒温装置停止产生任何动作；

精调步骤，采集实时混合水温度，根据所述实时混合水温度以及所述目标温度，控制恒温装置动作，令热水器的实时混合水温度接近所述目标温度；

所述延迟步骤中，将等待的该段时间定义为精调延迟时间，所述精调延迟时间是可修改式设置；

所述延迟步骤中，所述精调延迟时间通过所述进水流量以及热水器的额定容量进行设置；

或者，所述延迟步骤中，所述精调延迟时间的结束时刻通过所述进水温度的变化率进行设置；

或者，所述延迟步骤中，所述精调延迟时间通过所述进水流量进行设置。

2.根据权利要求1所述的一种热水器精准恒温控制方法，其特征在于：所述预调步骤中，包括判断热水器是否首次开启，如果是，所述预设混合水温度设置为25摄氏度至30摄氏度之间，如果不是，所述预设混合水温度根据上次开启时所设置的所述目标温度进行设定。

3.根据权利要求2所述的一种热水器精准恒温控制方法，其特征在于：热水器的恒温装置包括用于调节冷热水混水比例的步进电机；

所述精调步骤中，将所述实时混合水温度以及所述目标温度进行比较，若所述目标温度与所述实时混合水温度的差大于第一温度余量，控制所述步进电机沿第一方向动作，若所述实时混合水温度与所述目标温度的差大于第二温度余量，控制所述步进电机沿第二方向动作，若所述实时混合水温度与所述目标温度的差在余量范围内，控制所述步进电机停止产生任何动作；

所述第一方向与所述第二方向是相反的；

所述第一温度余量、所述第二温度余量以及所述余量范围均在所述初始化步骤中进行设置。

4.根据权利要求3所述的一种热水器精准恒温控制方法，其特征在于：所述精调步骤包括设置若干个差值范围，每个所述差值范围对应一个预设步距角；计算所述实时混合水温度与所述目标温度的差的绝对值；判断所述实时混合水温度与所述目标温度的差的绝对值所属的差值范围，获取其所对应的预设步距角；控制所述步进电机按照所述预设步距角进行动作。

5.一种热水器精准恒温控制系统，其特征在于：包括加热内胆(100)，与所述加热内胆(100)相连接的恒温装置(200)，与所述恒温装置(200)相连接的冷水管道(300)以及热水管道(400)；

所述加热内胆(100)中安装有用于检测内胆温度的第一温度传感器，所述冷水管道(300)或者所述恒温装置(200)安装有用于检测进水温度的第二温度传感器以及用于检测进水流量的流量传感器，所述热水管道(400)或者所述恒温装置(200)安装有用于检测实时混合水温度的第三温度传感器；

所述热水器精准恒温控制系统还包括微处理器，所述微处理器分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述流量传感器以及所述恒温装置(200)相连接；

热水器启动后所述微处理器执行如权利要求1至4任一项所述的控制方法。

6.根据权利要求5所述的一种热水器精准恒温控制系统，其特征在于：还包括用于表示加热内胆(100)中额定容量的拨码开关，所述拨码开关与所述微处理器相连接。

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