CN112690656A - 即热式饮水机功率控制方法、装置及即热式饮水机 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于饮水机技术领域，提供一种即热式饮水机功率控制方法，该方法包括：当饮水机开始工作时，获取饮水机的目标输出功率；根据所述目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系确定出目标导通角；通过所述目标导通角控制所述饮水机按所述目标输出功率进行功率输出。本发明实施例还提供一种即热式饮水机功率控制装置、即热式饮水机及计算机可读存储介质。本发明提供的即热式饮水机功率控制方法可以快速的升温到用户设定的目标稳定，且可稳定的维持在目标温度附近，降低温度偏差波动。

Description

即热式饮水机功率控制方法、装置及即热式饮水机
技术领域
本发明属于饮水机技术领域，尤其涉及一种即热式饮水机功率控制方法、装置、即热式饮水机及计算机可读存储介质。
背景技术
即热式饮水机作为饮水机设备，已经走进了千家万户，为人们日常生活或工作提供了饮水的便利性。
目前，市面上的即热式饮水机大多采用的是可控硅斩波功率输出的方式对饮水机的水温进行控制的，以使即热式饮水机可以达到用户设定的用水温度。现有的即热式饮水机通常是直接采用对饮水机的电波周期内平分时间(例如，市电半波周期是10毫秒，将这10毫秒平均分成100等份)的方式进行功率调节，但通过对饮水机的输入电压的正弦波的分析可知，这种时间平分的调节方式，输出的功率是非线性的，而饮水机的加热升温系统，则是一个线性系统，所吸收的热量与升温速度成线性关系。现有技术采用此种方式势必会增加超调(即当前水温偏离用户设定的用水温度的幅度)以及振荡周期(即水温在用户设定的用水温度附近上下波动，直到稳定在允许波动范围的波动次数)振荡周期，进而增加即热式饮水机的加热时间，降低了即热式饮水机的升温稳定性。
发明内容
本发明实施例提供一种即热式饮水机功率控制方法，旨在解决现有技术中的即热式饮水机的加热时间较长，升温稳定性较低的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种即热式饮水机功率控制方法，所述方法包括以下步骤：
当饮水机开始工作时，获取所述饮水机的目标输出功率；
根据所述目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系确定出目标导通角；
通过所述目标导通角控制所述饮水机按所述目标输出功率进行功率输出。
本发明实施例还提供一种即热式饮水机功率控制装置，所述装置包括：
目标输出功率获取单元，用于当饮水机开始工作时，获取所述饮水机的目标输出功率；
目标导通角确定单元，用于根据所述目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系确定出目标导通角；
控制单元，用于通过所述目标导通角控制所述饮水机按所述目标输出功率进行功率输出。
本发明实施例还提供一种即热式饮水机，所述即热式饮水机包括：
即热式饮水机本体；
设置在所述即热式饮水机本体内的温度检测装置，用于检测所述即热式饮水机内饮用水的实际水温；以及，
所述即热式饮水机本体内的处理器；
所述处理器包括上述的即热式饮水机功率控制方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的即热式饮水机功率控制方法。
本发明实施例提供的即热式饮水机功率控制方法，根据获取到的饮水机的目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系确定出目标导通角，最后通过该目标导通角控制饮水机按目标输出功率进行功率输出。本发明提供的即热式饮水机功率控制方法可以快速的升温到用户设定的目标温度，且可稳定的维持在目标温度附近，降低温度偏差波动。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种即热式饮水机功率控制方法的实现流程图；
图2是本发明实施例二提供的获取饮水机的目标输出功率的步骤的实现流程图；
图3是本发明实施例三提供的即热式饮水机功率控制装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四提供的一种目标输出功率获取单元的结构示意图；
图5是本发明实施例五提供的一种即热式饮水机的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的即热式饮水机功率控制方法，根据获取到的饮水机的目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系确定出目标导通角，最后通过该目标导通角控制饮水机按目标输出功率进行功率输出。本发明提供的即热式饮水机功率控制方法可以快速的升温到用户设定的目标温度，且可稳定的维持在目标温度附近，降低温度偏差波动。
实施例一
图1示出了本发明实施例一提供的一种即热式饮水机功率控制方法的实现流程图，该方法包括以下步骤：
在步骤S101中，当饮水机开始工作时，获取饮水机的目标输出功率。
在本发明实施例中，饮水机包括即热式饮水机，饮水机开始工作指的是饮水机开始加热。
可以理解，目标输出功率为饮水机加热其内饮用水所需的输出功率。
在步骤S102中，根据目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系确定出目标导通角。
作为本发明的一个实施例，饮水机中采用可控硅元器件控制导通角的大小，进而实现对目标输出功率的控制。
在本发明实施例中，目标导通角为使可控硅导电的起始角度。
在本发明实施例中，预设的功率和导通角的对应关系通过以下公式确定：
P×R＝A2×∫(sinx)2，其中，
P表示目标输出功率，R表示饮水机加热器的电阻值，A表示饮水机的输入电压幅值，x表示目标导通角。
在本发明实施例中，饮水机加热器的电阻值R的优选取值范围为20-30Ω，具体可以根据饮水机的型号进行确定。
在本发明的一个实施例中，饮水机的输入电压幅值即为国家电网供应的单相市电，一般均为310V。
在本发明实施例中，目标导通角的取值范围为0-π。
作为本发明的一个实际应用，M饮水机的饮水机加热器的电阻值R为20Ω，输出功率P为386瓦，则根据上述公式可以确定出对应的导通角为0.64。
作为本发明的另一个实际应用，M饮水机的饮水机加热器的电阻值R为22Ω，输出功率P为2434瓦，则根据上述公式可以确定出对应的导通角为1.34。
在本发明实施例中，目标导通角根据目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系表确定。即可以将上述公式计算出的不同的目标输出功率对应的不同的导通角，以预设的表格形式形成对应。当获取到饮水机的目标输出功率后，可以快速、准确的通过预设的功率和导通角的对应关系表确定出目标导通角，提高了饮水机的加热速度。
在步骤S103中，通过目标导通角控制饮水机按目标输出功率进行功率输出。
在本发明实施例中，通过调节目标导通角来控制饮水机按目标输出功率进行功率的输出。例如，目标输出功率是772瓦，则对应调节目标导通角为0.82；例如，目标输出功率是386瓦，则对应调节目标导通角为0.64。
本发明实施例提供的即热式饮水机功率控制方法，根据获取到的饮水机的目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系确定出目标导通角，最后通过该目标导通角控制饮水机按目标输出功率进行功率输出。本发明提供的即热式饮水机功率控制方法可以快速的升温到用户设定的目标温度，且可稳定的维持在目标温度附近，降低温度偏差波动。
实施例二
参见图2，上述步骤S101，具体包括：
在步骤S201中，当饮水机开始工作时，获取饮水机内饮用水的实际水温和用户设定的目标水温。
在本发明实施例中，饮用水的实际水温是指温度检测装置(参见图5)处的饮用水，其温度可以是0℃、2℃、5℃、10℃、15℃、20℃、23℃等，具体根据监测到的饮用水的实际水温确定。
作为本发明的一个实施例，用户设定的目标水温可以是35℃、38℃、40℃、、50℃、51℃、60℃、75℃、100℃等，具体根据用户对用水稳定的需求进行设定。
在本发明的一个实施例中，饮用水的实际水温可以通过温度传感器监测获取。
在步骤S202中，根据饮用水的实际水温和用户设定的目标水温确定出水温差值。
在本发明实施例中，水温差值为用户设定的目标水温与饮用水的实际水温的差值。
例如，饮水机内饮用水的实际水温为15℃，用户设定的目标水温为80℃，则可以确定出水温差值为80℃-15℃＝65℃。
例如，饮水机内饮用水的实际水温为20℃，用户设定的目标水温为100℃，则可以确定出水温差值为100℃-20℃＝80℃。
在步骤S203中，根据水温差值、预设的比例系数、积分时间常数、微分时间常数确定饮水机的目标输出功率。
在本发明实施例中，目标输出功率通过下述公式进行确定：
ut＝Kp×(et+1/TI×∫etdt+TD×det/dt)，其中，
ut表示目标输出功率，Kp表示预设的比例系数，et表示水温差值，TI表示积分时间常数，TD表示微分时间常数。
在本发明实施例中，预设的比例系数Kp的取值范围为1.0～10.0；积分时间常数TI的取值范围为0.1～1.0；微分时间常数TD的取值范围为0.1～1.0。
例如，预设的比例系数Kp为2，积分时间常数TI为0.5，微分时间常数TD为0.5，水温差值et为50℃，则根据上述公式可以计算出对应的目标输出功率ut为200。
例如，预设的比例系数Kp为6，积分时间常数TI为1，微分时间常数TD为1，水温差值et为70℃，则根据上述公式可以计算出对应的目标输出功率ut为500。
本发明实施例提供的即热式饮水机功率控制方法，先根据饮水机内饮用水的实际水温和用户设定的目标水温的差值确定出水温差值，再根据该水温差值，预设的比例系数、积分时间常数、微分时间常数确定饮水机的目标输出功率，通过温度差值就可以精准、快速的确定出饮水机的目标输出功率，进而提高了饮水机加热升温速度。
实施例三
图3示出了本发明实施例三提供的一种即热式饮水机功率控制装置300的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。该装置300包括：
目标输出功率获取单元310，用于当饮水机开始工作时，获取饮水机的目标输出功率。
在本发明实施例中，饮水机包括即热式饮水机，饮水机开始工作指的是饮水机开始加热。
可以理解，目标输出功率为饮水机加热其内饮用水所需的输出功率。
目标导通角确定单元320，用于根据目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系确定出目标导通角。
作为本发明的一个实施例，饮水机中采用可控硅元器件控制导通角的大小，进而实现对目标输出功率的控制。
在本发明实施例中，目标导通角为使可控硅导电的起始角度。
在本发明实施例中，预设的功率和导通角的对应关系通过以下公式确定：
P×R＝A2×∫(sinx)2，其中，
P表示目标输出功率，R表示饮水机加热器的电阻值，A表示饮水机的输入电压幅值，x表示目标导通角。
在本发明实施例中，饮水机加热器的电阻值R的优选取值范围为20-30Ω，具体可以根据饮水机的型号进行确定。
在本发明的一个实施例中，饮水机的输入电压幅值即为国家电网供应的单相市电，一般均为310V。
在本发明实施例中，目标导通角的取值范围为0-π。
作为本发明的一个实际应用，M饮水机的饮水机加热器的电阻值R为20Ω，输出功率P为386瓦，则根据上述公式可以确定出对应的导通角为0.64。
作为本发明的另一个实际应用，M饮水机的饮水机加热器的电阻值R为22Ω，输出功率P为2434瓦，则根据上述公式可以确定出对应的导通角为1.34。
在本发明实施例中，目标导通角根据目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系表确定。即可以将上述公式计算出的不同的目标输出功率对应的不同的导通角，以预设的表格形式形成对应。当获取到饮水机的目标输出功率后，可以快速、准确的通过预设的功率和导通角的对应关系表确定出目标导通角，提高了饮水机的加热速度。
控制单元330，用于通过目标导通角控制饮水机按目标输出功率进行功率输出。
在本发明实施例中，通过调节目标导通角来控制饮水机按目标输出功率进行功率的输出。例如，目标输出功率是772瓦，则对应调节目标导通角为0.82；例如，目标输出功率是386瓦，则对应调节目标导通角为0.64。
本发明实施例提供的即热式饮水机功率控制装置，根据获取到的饮水机的目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系确定出目标导通角，最后通过该目标导通角控制饮水机按目标输出功率进行功率输出。本发明提供的即热式饮水机功率控制装置可以快速的升温到用户设定的目标温度，且可稳定的维持在目标温度附近，降低温度偏差波动。
实施例四
同时参见图4，上述目标输出功率获取单元310，具体包括：
水温获取模块311，用于当饮水机开始工作时，获取饮水机内饮用水的实际水温和用户设定的目标水温。
在本发明实施例中，饮用水的实际水温饮用水的实际水温是指温度检测装置(参见图5)处的饮用水，其温度可以是0℃、2℃、5℃、10℃、15℃、20℃、23℃等，具体根据监测到的饮用水的实际水温确定。
作为本发明的一个实施例，用户设定的目标水温可以是35℃、38℃、40℃、、50℃、51℃、60℃、75℃、100℃等，具体根据用户对用水稳定的需求进行设定。
在本发明的一个实施例中，饮用水的实际水温可以通过温度传感器监测获取。
水温差值确定模块312，用于根据饮用水的实际水温和用户设定的目标水温确定出水温差值。
在本发明实施例中，水温差值为用户设定的目标水温与饮用水的实际水温的差值。
例如，饮水机内饮用水的实际水温为15℃，用户设定的目标水温为80℃，则可以确定出水温差值为80℃-15℃＝65℃。
例如，饮水机内饮用水的实际水温为20℃，用户设定的目标水温为100℃，则可以确定出水温差值为100℃-20℃＝80℃。
目标输出功率确定模块313，用于根据水温差值、预设的比例系数、积分时间常数、微分时间常数确定饮水机的目标输出功率。
在本发明实施例中，目标输出功率通过下述公式进行确定：
ut＝Kp×(et+1/TI×∫etdt+TD×det/dt)，其中，
ut表示目标输出功率，Kp表示预设的比例系数，et表示水温差值，TI表示积分时间常数，TD表示微分时间常数。
在本发明实施例中，预设的比例系数Kp的取值范围为1.0～10.0；积分时间常数TI的取值范围为0.1～1.0；微分时间常数TD的取值范围为0.1～1.0。
例如，预设的比例系数Kp为2，积分时间常数TI为0.5，微分时间常数TD为0.5，水温差值et为50℃，则根据上述公式可以计算出对应的目标输出功率ut为200。
例如，预设的比例系数Kp为6，积分时间常数TI为1，微分时间常数TD为1，水温差值et为70℃，则根据上述公式可以计算出对应的目标输出功率ut为500。
本发明实施例提供的即热式饮水机功率控制装置，先根据饮水机内饮用水的实际水温和用户设定的目标水温的差值确定出水温差值，再根据该水温差值，预设的比例系数、积分时间常数、微分时间常数确定饮水机的目标输出功率，通过温度差值就可以精准、快速的确定出饮水机的目标输出功率，进而提高了饮水机加热升温速度。
实施例五
图5示出了本发明实施例五提供的一种即热式饮水机的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。该即热式饮水机包括：
即热式饮水机本体1；
设置在即热式饮水机本体1内的温度检测装置2，用于检测即热式饮水机内饮用水的实际水温；以及，
即热式饮水机本体1内的处理器(未标注)；
该处理器包括上述的即热式饮水机功率控制方法。
本发明实施例提供即热式饮水机还包括存储器。示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本发明。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在即热式饮水机中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，上述即热式饮水机的描述仅仅是示例，并不构成对即热式饮水机的限定，可以包括比上述描述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是上述即热式饮水机的控制中心，利用各种接口和线路连接整个即热式饮水机的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现上述即热式饮水机的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
上述即热式饮水机集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例系统中的全部或部分单元功能，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的功能。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种即热式饮水机功率控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
当饮水机开始工作时，获取所述饮水机的目标输出功率；
根据所述目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系确定出目标导通角；
通过所述目标导通角控制所述饮水机按所述目标输出功率进行功率输出。
2.如权利要求1所述的即热式饮水机功率控制方法，其特征在于，所述预设的功率与导通角的对应关系通过以下公式确定：
P×R＝A2×∫(sinx)2，其中，
P表示所述目标输出功率，R表示所述饮水机加热器的电阻值，A表示所述饮水机的输入电压幅值，x表示所述目标导通角。
3.如权利要求1所述的即热式饮水机功率控制方法，其特征在于，所述目标导通角根据所述目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系表确定。
4.如权利要求1所述的即热式饮水机功率控制方法，其特征在于，所述：当饮水机工作时，获取所述饮水机的目标输出功率的步骤具体包括：
当所述饮水机开始工作时，获取所述饮水机内饮用水的实际水温和用户设定的目标水温；
根据所述饮用水的实际水温和所述用户设定的目标水温确定出水温差值；
根据所述水温差值、预设的比例系数、积分时间常数、微分时间常数确定所述饮水机的目标输出功率。
5.一种即热式饮水机功率控制装置，其特征在于，所述装置包括：
目标输出功率获取单元，用于当饮水机开始工作时，获取所述饮水机的目标输出功率；
目标导通角确定单元，用于根据所述目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系确定出目标导通角；
控制单元，用于通过所述目标导通角控制所述饮水机按所述目标输出功率进行功率输出。
6.如权利要求5所述的即热式饮水机功率控制装置，其特征在于，所述预设的功率与导通角的对应关系通过以下公式确定：
P×R＝A2×∫(sinx)2，其中
P表示所述目标输出功率，R表示所述饮水机加热器的电阻值，A表示所述饮水机的输入电压幅值，x表示所述目标导通角。
7.如权利要求5所述的即热式饮水机功率控制装置，其特征在于，所述目标导通角根据所述目标输出功率与预设的功率和导通角的对应关系表确定。
8.如权利要求5所述的即热式饮水机功率控制装置，其特征在于，所述目标输出功率获取单元，具体包括：
水温获取模块，用于当所述饮水机开始工作时，获取所述饮水机内饮用水的实际水温和用户设定的目标水温；
水温差值确定模块，用于根据所述饮用水的实际水温和所述用户设定的目标水温确定出水温差值；
目标输出功率确定模块，用于根据所述水温差值、预设的比例系数、积分时间常数、微分时间常数确定所述饮水机的目标输出功率。
9.一种即热式饮水机，其特征在于，所述即热式饮水机包括：
即热式饮水机本体；
设置在所述即热式饮水机本体内的温度检测装置，用于检测所述即热式饮水机内饮用水的实际水温；以及，
所述即热式饮水机本体内的处理器；
所述处理器包括1-4任一权利要求所述的即热式饮水机功率控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一权利要求所述的即热式饮水机功率控制方法。
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