CN113721682A - 一种快速达到预设温度的控制方法及其电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速达到预设温度的控制方法及其电路，包括下述步骤：系统初始化；取水送水：接收取水指令，并根据取水指令和初始默认参数设置控制参数；实时反馈：实时检测并记录水泵组件的实时工作电压，并根据实时工作电压判断水泵组件的实际出水量的水流量；检测水温；控制加热；数据记录：记录当前取水指令、加热组件的控制参数以及水泵组件的控制参数，并将记录的参数进行储存；调用参数：再次接收到已记录的取水指令时，根据上一次参数设置加热组件的控制参数和水泵组件的控制参数。本申请旨在提供一种能够通过对水泵组件的电压进行检测，并通过更新电压与水泵组件的出水量之间的对应关系，在下一次取水时，缩短系统的加热时间。

Description

一种快速达到预设温度的控制方法及其电路
技术领域
本发明涉及加热装置控制技术领域，尤其涉及一种快速达到预设温度的控制方法及其电路。
背景技术
现有的加热装置一般用于对水进行升温或降温，方便人们饮用，例如饮水机等。
现有的加热水的控制方式，从加热开始到温度达到预定值的过程中，是按照加热组件加热、注入水、检测判断温度是否达到预定值、调功加热等步骤执行的，加热过程中需要及时控制加热功率防止过冲或干烧，上述过程花费时间长，批量产品一致性差，用户体验差。
同时，为防止出水温度过充、保护和延长加热组件寿命，通产会固化输入水量与加热及调功功率表，因系统误差及零部件本身精度差异，造成部分产品出水温度不能及时到达用户设置的温度，影响用户体验。
发明内容
本发明的目的在于提出一种快速达到预设温度的控制方法及其电路，能够通过对水泵组件的电压进行检测，并通过更新电压与水泵组件的出水量之间的对应关系，在下一次取水时，缩短系统的加热时间。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种快速达到预设温度的控制方法，包括下述步骤：
系统初始化：系统通电并设置为初始默认参数的状态；
取水送水：接收取水指令，并根据取水指令和初始默认参数设置加热组件的控制参数和水泵组件的控制参数；
实时反馈：实时检测并记录水泵组件的实时工作电压，并根据实时工作电压判断水泵组件的实际出水量的水流量；
检测水温：检测出水温度是否符合取水指令的要求；
控制加热：出水温度符合取水指令的要求，加热组件停止加热；否则，加热组件继续加热；
数据记录：记录当前取水指令、加热组件的控制参数以及水泵组件的控制参数，并将记录的参数进行储存；
调用参数：再次接收到已记录的取水指令时，根据上一次取水指令对应的参数设置加热组件的控制参数和水泵组件的控制参数；
重复检测水温、控制加热以及数据记录步骤。
优选的，所述取水指令包括取水开关指令和取水温度指令，所述取水开关指令用于开启或关闭水泵组件的工作，所述取水温度指令用于选择出水的温度。
优选的，所述加热组件的控制参数包括初段加热功率以及调功加热功率，初段加热功率和调功加热功率配合进行加热；所述水泵组件的控制参数包括水泵组件的工作时间以及水泵组件的扬程。
优选的，在所述实时反馈的步骤中，根据公式I＝Up/R2，I为水泵实时检测电流，Up为水泵实时工作电压，R2为电阻R2的电阻值，将水泵实时检测电流I与水泵额定工作电流作比较，判断水泵组件的实际出水量的水流量。
优选的，水泵实时检测电流I小于水泵工作电流的最低阈值时，判断水泵组件为缺水状态；水泵实时检测电流I大于水泵工作电流的最低阈值时，实时检测水泵工作电流，记录水泵工作电流与水泵组件的实际出水量的关系。
优选的，在所述数据记录的步骤中，包括记录初始水温、取水指令的取水温度指令、水泵组件的实时工作电压、水泵组件的实际出水量、加热组件的初段加热功率、加热组件的调功加热功率和总加热时间，并存储。
一种快速达到预设温度的电路，包括主控芯片、水泵电压检测电路、加热控制电路和温度检测电路，所述水泵电压检测电路、所述加热控制电路以及所述温度检测电路均与所述主控芯片电连接，所述水泵电压检测电路用于检测水泵组件的实时工作电压，所述加热控制电路用于接通或断开加热组件，所述温度检测电路用于检测出水的出水温度。
优选的，所述水泵电压检测电路包括第一放大器Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1，所述第一放大器Q1的集电极与水泵组件电连接，所述第一放大器Q1的基极与所述电阻R1的一端电连接，所述电阻R1的另一端与所述主控芯片电连接，所述第一放大器Q1的发射极与所述电阻R2的一端以及所述电阻R3的一端电连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R3的另一端与所述主控芯片电连接，所述电容C1的一端与所述主控芯片电连接，所述电容C1的另一端接地。
优选的，所述加热控制电路包括继电器RLY、第二放大器Q2和电阻R4，所述继电器RLY与电源连接，所述继电器RLY的输出端连接于加热组件的控制电路，用于接通或断开加热组件，所述第二放大器Q2的集电极与所述继电器RLY的一端电连接，所述第二放大器Q2的发射极接地，所述第二放大器Q2的基极与所述电阻R4的一端电连接，所述电阻R4的另一端与所述主控芯片电连接。
优选的，所述温度检测电路包括热敏电阻Rt和电阻R5，所述热敏电阻Rt的一端与电源电连接，所述热敏电阻Rt的另一端与所述电阻R5的一端以及主控芯片电连接，所述电阻R5的另一端接地。
本发明的一个技术方案的有益效果：通过检测水泵组件的实时工作电压与实际出水量之间建立对应关系，以及记录当前取水指令对应的加热组件的控制参数和水泵组件的控制参数，在下一次取水指令时，匹配加热功率和加热时间减少用户取水等待时间。通过多次学习并记忆加热时的水泵组件的实际出水量与加热组件的控制参数，优化出水温度控制曲线，缩短加热时间。通过检测水泵组件的实时工作电压，并转换为水泵组件的实时工作电流，判断设备是否缺水，保护加热组件，延长设备的工作寿命。
附图说明
图1是本发明一个实施例的电路结构示意图；
图2是本发明一个实施例采集数据的记录图；
图3是本发明一个实施例水泵组件实时工作电压与实际出水量关系图；
图4是本发明一个实施例同样出水温度，水泵出水量与加热功率关系图；
图5是本发明一个实施例同样加热功率，水泵出水量与加热时间关系图；
图6是本发明一个实施例同样出水温度，前后两次取水指令出水量与加热时间关系图；
图7是本发明一个实施例水泵组件的流量、扬程特性曲线图。
其中：主控芯片1、水泵电压检测电路2、加热控制电路3、温度检测电路4。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1至图7所示，一种快速达到预设温度的控制方法，包括下述步骤：
系统初始化：系统通电并设置为初始默认参数的状态；
取水送水：接收取水指令，并根据取水指令和初始默认参数设置加热组件的控制参数和水泵组件的控制参数；
实时反馈：实时检测并记录水泵组件的实时工作电压，并根据实时工作电压判断水泵组件的实际出水量的水流量；
检测水温：检测出水温度是否符合取水指令的要求；
控制加热：出水温度符合取水指令的要求，加热组件停止加热；否则，加热组件继续加热；
数据记录：记录当前取水指令、加热组件的控制参数以及水泵组件的控制参数，并将记录的参数进行储存；
调用参数：再次接收到已记录的取水指令时，根据上一次取水指令对应的参数设置加热组件的控制参数和水泵组件的控制参数；
重复检测水温、控制加热以及数据记录步骤。
采用这种方法，通过检测水泵组件的实时工作电压与实际出水量之间建立对应关系，以及记录当前取水指令对应的加热组件的控制参数和水泵组件的控制参数，在下一次取水指令时，匹配加热功率和加热时间减少用户取水等待时间。通过多次学习并记忆加热时的水泵组件的实际出水量与加热组件的控制参数，优化出水温度控制曲线，缩短加热时间。通过检测水泵组件的实时工作电压，并转换为水泵组件的实时工作电流，判断设备是否缺水，保护加热组件，延长设备的工作寿命。
具体地，所述取水指令包括取水开关指令和取水温度指令，所述取水开关指令用于开启或关闭水泵组件的工作，所述取水温度指令用于选择出水的温度。
采用这种方法，通过接收取水开关指令用于开启或关闭水泵组件的工作，水泵组件的工作模式可以有多种，例如接收一次取水开关指令，水泵组件工作一段时长，该时长由系统进行设置，或者，接收一次取水开关指令时，水泵组件持续工作，直至获得下一次取水开关指令。达到控制精度高，控制方便等目的，同时，取水温度指令能够设置精确的取水温度，避免出水温度产生较大的波动，影响用户体验。
优选的，所述加热组件的控制参数包括初段加热功率以及调功加热功率，初段加热功率和调功加热功率配合进行加热；所述水泵组件的控制参数包括水泵组件的工作时间以及水泵组件的扬程。
初段加热功率高于调功加热功率，初段加热功率用于实现快速加热，调功加热功率用于调整水温，以达到设置的取水温度。采用这种方式，能够保证准确的取水温度的同时，降低加热时长。
本实施例中，在所述实时反馈的步骤中，根据公式I＝Up/R2，I为水泵实时检测电流，Up为水泵实时工作电压，R2为电阻R2的电阻值，将水泵实时检测电流I与水泵额定工作电流作比较，判断水泵组件的实际出水量的水流量。
采用这种方式，在多次重复实验过程中，获得水泵组件的出水量与水泵实时工作电压的关系为正比关系，即水泵实时工作电压越高，水泵组件的出水量随之升高。
具体地，水泵实时检测电流I小于水泵工作电流的最低阈值时，判断水泵组件为缺水状态；水泵实时检测电流I大于水泵工作电流的最低阈值时，实时检测水泵工作电流，记录水泵工作电流与水泵组件的实际出水量的关系。
采用这种方式，通过比较水泵实时检测电流与水泵额定工作电流之间的关系，判断实际出水量是否零。
优选的，在所述数据记录的步骤中，包括记录初始水温、取水指令的取水温度指令、水泵组件的实时工作电压、水泵组件的实际出水量、加热组件的初段加热功率、加热组件的调功加热功率和总加热时间，并存储。
本申请中，包括但不限于采集上述的数据，将上述采集绘制成表格，方便接收下一次取水指令时，重新调用各个参数进行设置，优化出水温度的控制曲线，缩短加热时间。
一种快速达到预设温度的电路，包括主控芯片1、水泵电压检测电路2、加热控制电路3和温度检测电路4，所述水泵电压检测电路2、所述加热控制电路3以及所述温度检测电路4均与所述主控芯片1电连接，所述水泵电压检测电路2用于检测水泵组件的实时工作电压，所述加热控制电路3用于接通或断开加热组件，所述温度检测电路4用于检测出水的出水温度。
采用这种结构，通过水泵电压检测电路2检测水泵组件的实时工作电压，主控芯片1接收该实时工作电压，并换算为实时工作电流，通过与水泵组件的额定工作电流作比较，判断水泵组件是否正常工作。主控芯片1与加热控制电路3连接，用于控制加热组件的接通或断开，调节加热功率对水进行加热。温度检测电路4的检测端设置在设备的出水端，用于检测出水温度，实现精准控温。
本申请通过上述电路，能够通过检测水泵组件的实时工作电流判断出水量，匹配加热功率和加热时间减少用户取水等待时间；通过学习记忆多次加热时的水泵出水量与加热功率优化出水温度控制曲线，缩短加热时间；通过检测水泵组件的实时工作电流判断是否缺水，保护加热组件提升组件工作寿命。
本申请中，所述水泵电压检测电路2包括第一放大器Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1，所述第一放大器Q1的集电极与水泵组件电连接，所述第一放大器Q1的基极与所述电阻R1的一端电连接，所述电阻R1的另一端与所述主控芯片1电连接，所述第一放大器Q1的发射极与所述电阻R2的一端以及所述电阻R3的一端电连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R3的另一端与所述主控芯片1电连接，所述电容C1的一端与所述主控芯片1电连接，所述电容C1的另一端接地。
具体地，所述加热控制电路3包括继电器RLY、第二放大器Q2和电阻R4，所述继电器RLY与电源连接，所述继电器RLY的输出端连接于加热组件的控制电路，用于接通或断开加热组件，所述第二放大器Q2的集电极与所述继电器RLY的一端电连接，所述第二放大器Q2的发射极接地，所述第二放大器Q2的基极与所述电阻R4的一端电连接，所述电阻R4的另一端与所述主控芯片1电连接。
优选的，所述温度检测电路4包括热敏电阻Rt和电阻R5，所述热敏电阻Rt的一端与电源电连接，所述热敏电阻Rt的另一端与所述电阻R5的一端以及主控芯片1电连接，所述电阻R5的另一端接地。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速达到预设温度的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
系统初始化：系统通电并设置为初始默认参数的状态；
取水送水：接收取水指令，并根据取水指令和初始默认参数设置加热组件的控制参数和水泵组件的控制参数；
实时反馈：实时检测并记录水泵组件的实时工作电压，并根据实时工作电压判断水泵组件的实际出水量的水流量；
检测水温：检测出水温度是否符合取水指令的要求；
控制加热：出水温度符合取水指令的要求，加热组件停止加热；否则，加热组件继续加热；
数据记录：记录当前取水指令、加热组件的控制参数以及水泵组件的控制参数，并将记录的参数进行储存；
调用参数：再次接收到已记录的取水指令时，根据上一次取水指令对应的参数设置加热组件的控制参数和水泵组件的控制参数；
重复检测水温、控制加热以及数据记录步骤。
2.根据权利要求1所述的一种快速达到预设温度的控制方法，其特征在于，所述取水指令包括取水开关指令和取水温度指令，所述取水开关指令用于开启或关闭水泵组件的工作，所述取水温度指令用于选择出水的温度。
3.根据权利要求1所述的一种快速达到预设温度的控制方法，其特征在于，所述加热组件的控制参数包括初段加热功率以及调功加热功率，初段加热功率和调功加热功率配合进行加热；所述水泵组件的控制参数包括水泵组件的工作时间以及水泵组件的扬程。
4.根据权利要求1所述的一种快速达到预设温度的控制方法，其特征在于，在所述实时反馈的步骤中，根据公式I＝Up/R2，I为水泵实时检测电流，Up为水泵实时工作电压，R2为电阻R2的电阻值，将水泵实时检测电流I与水泵额定工作电流作比较，判断水泵组件的实际出水量的水流量。
5.根据权利要求4所述的一种快速达到预设温度的控制方法，其特征在于，水泵实时检测电流I小于水泵工作电流的最低阈值时，判断水泵组件为缺水状态；
水泵实时检测电流I大于水泵工作电流的最低阈值时，实时检测水泵工作电流，记录水泵工作电流与水泵组件的实际出水量的关系。
6.根据权利要求1所述的一种快速达到预设温度的控制方法，其特征在于，在所述数据记录的步骤中，包括记录初始水温、取水指令的取水温度指令、水泵组件的实时工作电压、水泵组件的实际出水量、加热组件的初段加热功率、加热组件的调功加热功率和总加热时间，并存储。
7.一种快速达到预设温度的电路，其特征在于，包括主控芯片、水泵电压检测电路、加热控制电路和温度检测电路，所述水泵电压检测电路、所述加热控制电路以及所述温度检测电路均与所述主控芯片电连接，所述水泵电压检测电路用于检测水泵组件的实时工作电压，所述加热控制电路用于接通或断开加热组件，所述温度检测电路用于检测出水的出水温度。
8.根据权利要求7所述的一种快速达到预设温度的电路，其特征在于，所述水泵电压检测电路包括第一放大器Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1，所述第一放大器Q1的集电极与水泵组件电连接，所述第一放大器Q1的基极与所述电阻R1的一端电连接，所述电阻R1的另一端与所述主控芯片电连接，所述第一放大器Q1的发射极与所述电阻R2的一端以及所述电阻R3的一端电连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R3的另一端与所述主控芯片电连接，所述电容C1的一端与所述主控芯片电连接，所述电容C1的另一端接地。
9.根据权利要求7所述的一种快速达到预设温度的电路，其特征在于，所述加热控制电路包括继电器RLY、第二放大器Q2和电阻R4，所述继电器RLY与电源连接，所述继电器RLY的输出端连接于加热组件的控制电路，用于接通或断开加热组件，所述第二放大器Q2的集电极与所述继电器RLY的一端电连接，所述第二放大器Q2的发射极接地，所述第二放大器Q2的基极与所述电阻R4的一端电连接，所述电阻R4的另一端与所述主控芯片电连接。
10.根据权利要求7所述的一种快速达到预设温度的电路，其特征在于，所述温度检测电路包括热敏电阻Rt和电阻R5，所述热敏电阻Rt的一端与电源电连接，所述热敏电阻Rt的另一端与所述电阻R5的一端以及主控芯片电连接，所述电阻R5的另一端接地。
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