CN111713978A - 一种调温饮水机及其定量取水方法 - Google Patents

一种调温饮水机及其定量取水方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及饮水机,公开一种调温饮水机及其定量取水方法,包括控制器、加热体、调温水泵和温度传感器,加热体、调温水泵和温度传感器都与控制器连接;温度传感器用于提供原水和热水的温度信号并反馈给控制器;还包括功率检测模块和功率调节模块;功率检测模块采集电网的电压信号反馈至控制器并计算出当前加热体的输出功率;功率调节模块用于调整加热体功率;控制器分别与功率检测模块和功率调节模块连接并根据电压信号和温度信号调整加热体功率或调整调温水泵流量。调温饮水机通过能量守恒定量计算出理论的出水时间,再结合调温水泵的校准出水时间,再将两者的出水时间结合取平均值就能够得到精确的出水时间,从而能够得到精确的出水量。

Description

一种调温饮水机及其定量取水方法
技术领域
本发明涉及饮水机,尤其涉及一种调温饮水机及其定量取水方法。
背景技术
日常生活中很多时候需要对取水有定量的要求,比如泡奶、泡茶、服药等,但很少有消费者家中备有带刻度的水杯。取一杯水所需时间较长,若消费者不愿干等着水满,往往每次只能取半杯水。取水等待时间较长,过程需要干等,若有事离开,容易出现水满溢出的情况。
现有技术中也有定量取水的技术,当定量取水的误差比较大,国际申请号PCT/CN2014/001045,专利名称:一种可定量定温出水的饮水机及饮水机输出水的控制方法,其说明书公开了通过判定TS(用户选择的温度)、TH(热水容器的水温)、TL(常温水容器的水泵)三者之间的关系,计算出FH(热水泵的工作流量)和FL(常温水泵的工作流量)的流量开度,从而得到用户选定的温度;
定量,控制器计算出热水泵和常温泵各自需要输出的水量,并结合所述转速-流量对应关系表格计算出两个水泵在各自需要输出的水流下各自编码器要反馈的脉冲数,并在出水过程,以一定的时间间隔不断地对热水泵和常温水泵的编码器反馈回来的脉冲数进行比对和计算,检测是否达到用户选择的出水量
发明内容
本发明针对现有技术中定量取水误差大的缺点,提供一种调温饮水机及其定量取水方法。
为了解决上述技术问题,本发明通过下述技术方案得以解决:
一种调温饮水机,包括控制器、加热体、调温水泵和温度传感器,加热体、调温水泵和温度传感器都与控制器连接;
温度传感器用于提供原水和热水的温度信号并反馈给控制器;
还包括功率检测模块和功率调节模块;
功率检测模块采集电网的电压信号反馈至控制器并计算出当前加热体的输出功率;
功率调节模块用于调整加热体功率;
控制器分别与功率检测模块和功率调节模块连接并根据电压信号和温度信号调整加热体功率或调整调温水泵流量。
作为优选,温度传感器包括冷水温度传感器和热水温度传感器,冷水温度传感器安装在加热体的进水口,热水温度传感器安装在加热体出水口。冷水温度传感器和热水温度传感器能够准确的测量出原水温度值和热水温度值
作为优选,功率检测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一互感器、第一电容和第二电容,第一电阻的一端与交流电源连接,第一电阻的另一端与第一互感器初级的一端连接,第一互感器初级的另一端与交流电源连接,第一电容、第二电阻都与第一互感器的次级并联,第三电阻的一端与第二电阻的一端连接,第三电阻的另一端与第二电容的一端连接,第二电容的另一端与GND连接,第四电阻的一端与VCC连接,第四电阻的另一端与第五电阻的一端连接,第五电阻的另一端与GND连接,第二电阻的另一端与第四电阻和第五电阻的公共端连接,第三电阻与第二电容的公共端作为当前电压的采样信号输出端。
一种定量取水方法,包括调温饮水机;还包括如下操作步骤:
步骤a,用户输入目标出水温度T1,功率检测模块计算出加热体的输出功率P;温度传感器检测出调温饮水机的进水温度T2
步骤b,控制器通过Q=CM△T计算出理论出水时间t0,其中Q=Pt0,P为加热体输出功率,t0为理论取水时间,C为水的比热容,M为定量取水值,△T为温差值(目标出水温度T1-进水温度T2),计算出理论出水时间t0=CM△T/P;
步骤c,控制器控制调温水泵输出水,调温水泵工作时长为步骤b中的理论取水时间t0
作为优选,关于步骤b,当加热体满负荷工作时,通过公式P=U2 P0/48400计算当前电压下的输出功率,其中P为加热体的输出功率,U为当前电压,P0为加热体的额定功率。
作为优选,关于步骤b,当加热体低于满负荷工作时,通过公式P=n%U2P0/48400计算当前电压下的输出功率,其中P为加热体的输出功率,U为当前电压,P0为加热体的额定功率,n%为加热体负荷百分比。
作为优选,调温水泵的数量m≥2,记录计算调温水泵在不同电压、不同温度下的流量值并存入到控制器内。
作为优选,步骤d,计算调温水泵的校准出水时间t1=M/L,M为定量取水值,L为不同温度情况系水泵的流量值。
作为优选,步骤e,计算精准的出水量t=(t0+t1)/2。
本发明由于采用了以上技术方案,具有显著的技术效果:调温饮水机通过能量守恒定量计算出理论的出水时间,再结合调温水泵的校准出水时间,再将两者的出水时间结合取平均值就能够得到精确的出水时间,从而能够得到精确的出水量。
附图说明
图1是本发明调温饮水机的框架结构示意图。
图2是本发明定量取水流程图。
图3是功率检测模块电路图。
以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下:其中,10—控制器、11—加热体、12—调温水泵、13—温度传感器、14—功率检测模块、15—功率调节模块、R1—第一电阻、R2—第二电阻、R3—第三电阻、R4—第四电阻、R5—第五电阻、T1—第一互感器、C1—第一电容、C2—第二电容。
具体实施方式
下面结合附图1-3与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种调温饮水机,包括控制器10、加热体11、调温水泵12和温度传感器13。加热体11为热水加热功率部件,加热体11功率误差在-10%~-5%之间。调温水泵12用于提供水流量输出装置,本实施例调温水泵12为直流水泵。控制器采用闭环自动控制系统的PID算法。加热体11、调温水泵12和温度传感器13都与控制器10连接。温度传感器13用于提供原水和热水的温度信号并反馈给控制器10;
调温饮水机还包括功率检测模块14和功率调节模块15;
功率检测模块14,通过电压互感器及光耦对交流电的分压隔离,采集电网的电压信号反馈至控制器10并计算出当前加热体11的输出功率;
功率调节模块15,控制器输出PMW控制信号,用于调节双向可控硅的导通时间并调整加热体11功率;
控制器10分别与功率检测模块14和功率调节模块15连接并根据电压信号和温度信号调整加热体11功率或调整调温水泵12流量,满足热水出水温度及精确定量取水要求。
温度传感器13包括冷水温度传感器和热水温度传感器,冷水温度传感器安装在加热体11的进水口,热水温度传感器安装在加热体11出水口,冷水温度传感器和热水温度传感器都分别封装在不锈钢的外壳内,冷水温度传感器和热水温度传感器都内置快速温度响应温度感应芯片。
功率检测模块14包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一互感器T1、第一电容C1和第二电容C2,第一电阻R1的一端与交流电源连接,第一电阻R1的另一端与第一互感器T1初级的一端连接,第一互感器T1初级的另一端与交流电源连接,第一电容C1、第二电阻R2都与第一互感器T1的次级并联,第三电阻R3的一端与第二电阻R2的一端连接,第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端连接,第二电容C2的另一端与GND连接,第四电阻R4的一端与VCC连接,第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端连接,第五电阻R5的另一端与GND连接,第二电阻的另一端与第四电阻R4和第五电阻R5的公共端连接,第三电阻R3与第二电容C2的公共端作为当前电压的采样信号输出端,根据测得的当前电压计算出当前功率。
实施例2
一种定量取水方法,包括实施例1中的调温饮水机;一种调温饮水机,包括控制器10、加热体11、调温水泵12和温度传感器13。加热体11为热水加热功率部件,加热体11功率误差在-10%~-5%之间。调温水泵12用于提供水流量输出装置,本实施例调温水泵12为直流水泵。控制器采用闭环自动控制系统的PID算法。加热体11、调温水泵12和温度传感器13都与控制器10连接。温度传感器13用于提供原水和热水的温度信号并反馈给控制器10;
调温饮水机还包括功率检测模块14和功率调节模块15;
功率检测模块14,通过电压互感器及光耦对交流电的分压隔离,采集电网的电压信号反馈至控制器10并计算出当前加热体11的输出功率;
功率调节模块15,控制器输出PMW控制信号,用于调节双向可控硅的导通时间并调整加热体11功率;
控制器10分别与功率检测模块14和功率调节模块15连接并根据电压信号和温度信号调整加热体11功率或调整调温水泵12流量,满足热水出水温度及精确定量取水要求。
温度传感器13包括冷水温度传感器和热水温度传感器,冷水温度传感器安装在加热体11的进水口,热水温度传感器安装在加热体11出水口,冷水温度传感器和热水温度传感器都分别封装在不锈钢的外壳内,冷水温度传感器和热水温度传感器都内置快速温度响应温度感应芯片。
功率检测模块14包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一互感器T1、第一电容C1和第二电容C2,第一电阻R1的一端与交流电源连接,第一电阻R1的另一端与第一互感器T1初级的一端连接,第一互感器T1初级的另一端与交流电源连接,第一电容C1、第二电阻R2都与第一互感器T1的次级并联,第三电阻R3的一端与第二电阻R2的一端连接,第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端连接,第二电容C2的另一端与GND连接,第四电阻R4的一端与VCC连接,第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端连接,第五电阻R5的另一端与GND连接,第二电阻的另一端与第四电阻R4和第五电阻R5的公共端连接,第三电阻R3与第二电容C2的公共端作为当前电压的采样信号输出端,根据测得的当前电压计算出当前功率。
一种定量取水方法还包括如下操作步骤:
步骤a,用户输入目标出水温度T1,功率检测模块14计算出加热体11的输出功率P;温度传感器13检测出调温饮水机的进水温度T2
步骤b,控制器10通过Q=CM△T计算出理论出水时间t0,其中Q=Pt0,P为加热体输出功率,t0为理论取水时间,C为水的比热容,M为定量取水值,△T为温差值(目标出水温度T1-进水温度T2),计算出理论出水时间t0=CM△T/P;
步骤c,控制器10控制调温水泵12输出水,调温水泵12工作时长为步骤b中的理论取水时间t0
关于步骤b,加热体11满负荷工作时,通过公式P=U2P0/48400计算当前电压下的输出功率,其中P为加热体的输出功率,U为当前电压,P0为加热体的额定功率。
调温水泵数量为m个,m≥2,调温水泵12当前电压检测步骤:
1、获取当前周期m次AD采样的数据中的最大值和最小值
2、计算出相应的交流输出电压最大峰值up’和最小峰值u-p’
3、计算出相应的交流输出电压的峰峰值up-p’
4、计算出相应的交流输入电压的有效值urms’
5、n个周期的AD采样已完成,将n个周期对应的有效值[urms1,urms2,...,urmsn]去掉一个最大值和一个最小值,剩下的n-2个数据取平均值,视为最终的交流电压有效值urms,该交流电压有效值为当前电压。
调温水泵12的数量m≥2,记录计算调温水泵12在不同电压、不同温度下的流量值并存入到控制器10内。
调温水泵12的电路被接通的时间占整个电路工作周期的百分比为占空比,下面通过试验数据表罗列出占空比、等效电压(当前电压)和水泵流量之间的关系,出水时间为1min,出水量单位ml。
Figure BDA0002502137910000071
Figure BDA0002502137910000081
步骤d,计算调温水泵的校准出水时间t1=M/L,M为定量取水值,L为不同温度情况系水泵的流量值。
步骤e,计算精准的出水量t=(t0+t1)/2。
实施例3
实施例3与实施例2特征基本相同,一种定量取水方法还包括如下操作步骤:
步骤a,用户输入目标出水温度T1,功率检测模块14计算出加热体11的输出功率P;温度传感器13检测出调温饮水机的进水温度T2
步骤b,控制器10通过Q=CM△T计算出理论出水时间t0,其中Q=Pt0,P为加热体输出功率,t0为理论取水时间,C为水的比热容,M为定量取水值,△T为温差值(目标出水温度T1-进水温度T2),计算出理论出水时间t0=CM△T/P;
步骤c,控制器10控制调温水泵12输出水,调温水泵12工作时长为步骤b中的理论取水时间t0
不同的是关于步骤b,加热体11低于满负荷工作时,通过公式P=n%U2P0/48400计算当前电压下的输出功率,其中P为加热体的输出功率,U为当前电压,P0为加热体的额定功率,n%为加热体负荷百分比。
调温水泵12的数量m≥2,记录计算调温水泵12在不同电压、不同温度下的流量值并存入到控制器10内。
步骤d,计算调温水泵的校准出水时间t1=M/L,M为定量取水值,L为不同温度情况系水泵的流量值。
步骤e,计算精准的出水量t=(t0+t1)/2。

Claims (9)

1.一种调温饮水机,包括控制器(10)、加热体(11)、调温水泵(12)和温度传感器(13),加热体(11)、调温水泵(12)和温度传感器(13)都与控制器(10)连接;
温度传感器(13)用于提供原水和热水的温度信号并反馈给控制器(10);
其特征在于:还包括功率检测模块(14)和功率调节模块(15);
功率检测模块(14)采集电网的电压信号反馈至控制器(10)并计算出当前加热体(11)的输出功率;
功率调节模块(15)用于调整加热体(11)功率;
控制器(10)分别与功率检测模块(14)和功率调节模块(15)连接并根据电压信号和温度信号调整加热体(11)功率或调整调温水泵(12)流量。
2.根据权利要求1所述的一种调温饮水机,其特征在于:温度传感器(13)包括冷水温度传感器和热水温度传感器,冷水温度传感器安装在加热体(11)的进水口,热水温度传感器安装在加热体(11)出水口。
3.根据权利要求1所述的一种调温饮水机,其特征在于:功率检测模块(14)包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第一互感器(T1)、第一电容(C1)和第二电容(C2),第一电阻(R1)的一端与交流电源连接,第一电阻(R1)的另一端与第一互感器(T1)初级的一端连接,第一互感器(T1)初级的另一端与交流电源连接,第一电容(C1)、第二电阻(R2)都与第一互感器(T1)的次级并联,第三电阻(R3)的一端与第二电阻(R2)的一端连接,第三电阻(R3)的另一端与第二电容(C2)的一端连接,第二电容(C2)的另一端与GND连接,第四电阻(R4)的一端与VCC连接,第四电阻(R4)的另一端与第五电阻(R5)的一端连接,第五电阻(R5)的另一端与GND连接,第二电阻的另一端与第四电阻(R4)和第五电阻(R5)的公共端连接,第三电阻(R3)与第二电容(C2)的公共端作为当前电压的采样信号输出端。
4.一种定量取水方法,其特征在于:包括权利要求1-3任一项所述的调温饮水机;还包括如下操作步骤:
步骤a,用户输入目标出水温度T1,功率检测模块(14)计算出加热体(11)的输出功率P;温度传感器(13)检测出调温饮水机的进水温度T2
步骤b,控制器(10)通过Q=CM△T计算出理论出水时间t0,其中Q=Pt0,P为加热体输出功率,t0为理论取水时间,C为水的比热容,M为定量取水值,△T为温差值(目标出水温度T1-进水温度T2),计算出理论出水时间t0=CM△T/P;
步骤c,控制器(10)控制调温水泵(12)输出水,调温水泵(12)工作时长为步骤b中的理论取水时间t0
5.根据权利要求4所述的一种定量取水方法,其特征在于:关于步骤b,当加热体(11)满负荷工作时,通过公式P=U2P0/48400计算当前电压下的输出功率,其中P为加热体的输出功率,U为当前电压,P0为加热体的额定功率。
6.根据权利要求4所述的一种定量取水方法,其特征在于:关于步骤b,当加热体(11)低于满负荷工作时,通过公式P=n%U2P0/48400计算当前电压下的输出功率,其中P为加热体的输出功率,U为当前电压,P0为加热体的额定功率,n%为加热体负荷百分比。
7.根据权利要求4所述的一种定量取水方法,其特征在于:调温水泵(12)的数量m≥2,记录计算调温水泵(12)在不同电压、不同温度下的流量值并存入到控制器(10)内。
8.根据权利要求7所述的一种定量取水方法,其特征在于:步骤d,计算调温水泵的校准出水时间t1=M/L,M为定量取水值,L为不同温度情况系水泵的流量值。
9.根据权利要求8所述的一种定量取水方法,其特征在于:步骤e,计算精准的出水量t=(t0+t1)/2。
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