CN115251713A - 一种精准控温的即热控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种精准控温的即热控制系统，该系统包括水泵、进水温度计、加热体、出水温度计、出水口、电控板和连接水路的管道，其中水泵通过管道连接至加热体，通过加热体的管道连接至出水口，在加热体入口端设有进水温度计，在加热体出水端设有出水温度计，电控板连接并控制水泵、进水温度计、加热体、出水温度计。而应用在该控制系统的控制方法是通过能量守恒计算出加热体在达到稳态之前需要的预热时间，通过预热后才进行控温计算的方法，本发明所涉及的精准控温即热控制系统的控制方法，是针对现有算法中存在偏差的问题，设置了一个预热步骤，通过计算得到预热时间，在结束预热过程，加热体达到稳态才进行加热和控制过程，进行精准的温度控制。
Description
【技术领域】
本发明涉及小型电子产品的加热控制技术，尤其涉及加热体的即热控制算法。
【背景技术】
随着经济的发展，生活水平的提升，即热饮水的便捷、节能的优点逐渐走入人们的生活中。这种即热式饮水机的温度精确控制、快速到达目标温度并直接出水都是设定系统的关键参数并控制运行的结果。
初代产品的设计原理和控制过程是，根据供水水泵的流量以及加热体的效率来计算，即刻加热到预设温度的过程大致需要的时间，根据计算出来的时间来控制出水，就能达到即开即可得到预设温度热水的效果。
但是初代产品设计架构中，系统采用的加热体稳定运行时的额定效率来代入到计算公式，得到的也是在稳定运行情况下，达到预设温度的时间，那么如果在实际使用中，由于加热体本身在未开始工作下温度低于预设温度以及加热体内部存在部分低温水的情况，导致从开始加热时产生的热量会被加热体本身和低温水升温所耗费，显示出来的现象就是加热体的热效率是从0开始上升到加热体的稳定值。那么实际情况下，按照计算出水温度出来的水会跟预设温度有所偏差。
【发明内容】
本发明针对这一问题，为了实现精准控温和准确地按照预设温度出水，提出了一种精准控温的即热控制系统，以及适用该系统的控制算法来克服初始温度对即热效果的影响。
本发明所涉及的一种精准控温的即热控制系统，该系统包括水泵、进水温度计、加热体、出水温度计、出水口、电控板和连接水路的管道，其中水泵通过管道连接至加热体，通过加热体的管道连接至出水口，在加热体入口端设有进水温度计，在加热体出水端设有出水温度计，电控板连接并控制水泵、进水温度计、加热体、出水温度计。
其中进水温度计用于检测进入加热体的进水温度，该进水温度计为红外温度计、NTC或者热电偶。
其中出水温度计用于检测输出加热体的出水温度，该出水温度计为红外温度计、NTC或者热电偶。
电控板通过束线分别连接进水温度计、出水温度计、水泵和加热体；电控板接收进水温度计、出水温度计的检测值，控制水泵启停；控制加热体启停。
在该电控板内设有温度设置接收器和计时器，根据温度设置接收器接收一个温度预设量，根据系统内置常量计算相应时长，并控制计时器计时，计时完成还有控制相应动作部件动作。
一种精准控温的即热控制方法，配合上述即热控制系统进行控制，设加热体及加热体内部水的总比热容C为已知量，在每一次电控板通过温度设置接收器接收预设温度出水指令后，初始阶段增加一个预热步骤，该预热步骤不启动水泵只启动加热体，设该预热步骤的预热时间为t，根据能量守恒定律，按照以下公式计算：
ηPt＝CΔT
η——预热热效率(由实验测定)；
C——总比热容(J/℃，加热体与加热体内部的水的总比热容)；
P——功率(W瓦特)；
t——时间(s秒)；
ΔT——温差(℃摄氏度)；
通过以上公式可以计算得到预热时间t；计时器开启计时，当加热体经过预热时间t之后，加热体以及内部水本身的温度提升到稳定温度值之后，再通过电控板启动水泵，水泵往加热体供水，系统中加热体进入到对新进入的水加热过程，按照计算好的时间进行加热达到预设温度，最后出水。
该加热体和加热体内部水的总比热容可以通过测定确定。
在经过预热步骤之后，对新进入加热体的水进行加热的时间，是根据加热体的效率、水的比热容和设定的即热出水温度计算得出的。
本发明所涉及的精准控温即热控制系统的控制方法，是针对现有算法中在初始计算时就采用了加热体稳态效率进行即热控温计算，从而导致结果存在偏差的问题，设置了一个预热步骤，通过计算得到预热时间，在结束预热过程，加热体达到稳态才进行加热和控制过程，进行精准的温度控制。
【附图说明】
图1是本发明所涉及的精准控温的即热系统结构图；
图2是本发明所涉及的精准控温的即热系统控制方法流程图；
【具体实施方式】
下面将结合附图及实施例对本发明进行详细说明，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“中心”、“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。
实施例1：现有的即热出水系统，之所以无法做到精准控温是因为其中出水时间是根据加热体稳态效率的情况下进行计算出水时间，而如果如本发明所述的预热时间的话，那么加热体的效率是从0开始慢慢像加热体的稳态效率靠近，且在加热体刚启动之初，加热时产生的热量会被加热体本身和低温水升温消耗掉，此时就会导致加热出水的温度与预设温度的偏差。而我们提出的方案则是针对这种情况克服掉会造成偏差的因素，进行精准的温度控制即热出水。
一种精准控温的即热控制系统，该系统包括水泵、进水温度计、加热体、出水温度计、出水口、电控板和连接水路的管道，其中水泵通过管道连接至加热体，通过加热体的管道连接至出水口，在加热体入口端设有进水温度计，在加热体出水端设有出水温度计，电控板连接并控制水泵、进水温度计、加热体、出水温度计。
其中进水温度计用于检测进入加热体的进水温度，该进水温度计为红外温度计、NTC或者热电偶。
其中出水温度计用于检测输出加热体的出水温度，该出水温度计为红外温度计、NTC或者热电偶。
电控板通过束线分别连接进水温度计、出水温度计、水泵和加热体；电控板接收进水温度计、出水温度计的检测值，控制水泵启停；控制加热体启停。
在该电控板内设有温度设置接收器和计时器，根据温度设置接收器接收一个温度预设量，根据系统内置常量计算相应时长，并控制计时器计时，计时完成还有控制相应动作部件动作。
一种精准控温的即热控制方法，配合上述即热控制系统进行控制，设加热体及加热体内部水的总比热容C为已知量，在每一次电控板通过温度设置接收器接收预设温度出水指令后，初始阶段增加一个预热步骤，该预热步骤不启动水泵只启动加热体，设该预热步骤的预热时间为t，根据能量守恒定律，按照以下公式计算：
ηPt＝CΔT
η——预热热效率(由实验测定)；
C——总比热容(J/℃，加热体与加热体内部的水的总比热容)；
P——功率(W瓦特)；
t——时间(s秒)；
ΔT——温差(℃摄氏度)；
通过以上公式可以计算得到预热时间t；计时器开启计时，当加热体经过预热时间t之后，加热体以及内部水本身的温度提升到稳定温度值之后，也就是加热体达到稳定效率状态，通常是达到计算功率的96％。此时再通过电控板启动水泵，水泵往加热体供水，系统中加热体进入到对新进入的水加热过程，按照计算好的时间进行加热达到预设温度，最后出水。
该加热体和加热体内部水的总比热容可以通过测定确定。
在经过预热步骤之后，对新进入加热体的水进行加热的时间，是根据加热体的效率、水的比热容和设定的即热出水温度计算得出的。
本发明所涉及的精准控温即热控制系统的控制方法，是针对现有算法中在初始计算时就采用了加热体稳态效率进行即热控温计算，从而导致结果存在偏差的问题，设置了一个预热步骤，通过计算得到预热时间，在结束预热过程，加热体达到稳态才进行加热和控制过程，进行精准的温度控制。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种精准控温的即热控制系统，其特征在于，该系统包括水泵、进水温度计、加热体、出水温度计、出水口、电控板和连接水路的管道，其中水泵通过管道连接至加热体，通过加热体的管道连接至出水口，在加热体入口端设有进水温度计，在加热体出水端设有出水温度计，电控板连接并控制水泵、进水温度计、加热体、出水温度计。
2.根据权利要求1所述精准控温的即热控制系统，其特征在于，其中进水温度计用于检测进入加热体的进水温度，该进水温度计为红外温度计、NTC或者热电偶。
3.根据权利要求1所述精准控温的即热控制系统，其特征在于，其中出水温度计用于检测输出加热体的出水温度，该出水温度计为红外温度计、NTC或者热电偶。
4.根据权利要求1所述精准控温的即热控制系统，其特征在于，电控板通过束线分别连接进水温度计、出水温度计、水泵和加热体；电控板接收进水温度计、出水温度计的检测值，控制水泵启停；控制加热体启停。
5.根据权利要求1所述精准控温的即热控制系统，其特征在于，在该电控板内设有温度设置接收器和计时器，根据温度设置接收器接收一个温度预设量，根据系统内置常量计算相应时长，并控制计时器计时，计时完成还有控制相应动作部件动作。
6.一种精准控温的即热控制方法，配合上述即热控制系统进行控制，设加热体及加热体内部水的总比热容C为已知量，在每一次电控板通过温度设置接收器接收预设温度，以及出水指令后，初始阶段增加一个预热步骤，该预热步骤不启动水泵只启动加热体，设该预热步骤的预热时间为t，根据能量守恒定律，按照以下公式计算：
ηPt＝CΔT
η——预热热效率(由实验测定)；
C——总比热容(J/℃，加热体与加热体内部的水的总比热容)；
P——功率(W瓦特)；
t——时间(s秒)；
ΔT——温差(℃摄氏度)；
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7.根据权利要求6所述一种精准控温的即热控制方法，其特征在于，该加热体和加热体内部水的总比热容是通过测定确定。
8.根据权利要求6所述一种精准控温的即热控制方法，其特征在于，在经过预热步骤之后，对新进入加热体的水进行加热的时间，是根据加热体的效率、水的比热容和设定的即热出水温度计算得出的。
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