CN201253130Y - 互动式节电饮水机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一互动式节电饮水机，包括饮水机壳体、聪明座、上储水桶、加热罐体、加热元件、温控器、热水出口、冷水出口、互动式智能控制电路板。它是在现有饮水机的原电路上增加了一微控制器控制的智能控制电路板。由智能控制电路板中的监测电路检测饮水机的工作状态，工作状态正常饮水机进入加热状态，工作状态异常则作出报警并关闭饮水机电源。由智能控制电路板中的微控制器和监测电路根据人们的用水情况互动决定关机时间。并在关机前询问是否还需要开水在得到相应的回答后再作出是否关机的决定。饮水机相应的工作状态均由蜂鸣器报警，和语音电路作语音提示。由实时时钟电路控制饮水机的定时开机功能。使饮水机做到节能、安全、方便可靠。

Description

互动式节电饮水机

所属技术领域：

本实用新型涉及一种互动式节电饮水机，属于微控制器技术应用领域。尤其是能在人们需用开水的时间段内让饮水机保持工作状态，并能根据人们用水的具体情况来调节关机时间且在关机前还要作语音询问在得到相应的回答后才确定是关机还是从新计时。这种动态定时关机是按照人们用水情况来确定关机时间更加人性化。互动式节电饮水机还具备超温报警关机、缺水报警关机、漏水报警关机使用上更安全；互动式节电饮水机还具备定时开机功能让使用更方便。

背景技术：

目前，大部分饮水机主流分为三种：第一种是单热式饮水机只有加热和原水温冷水功能；第二种是冷热型饮水机有加热和制冷功能；第三种是冷热带消毒型饮水机有加热、制冷和臭氧消毒功能。工作方式普遍采用手动闭合电源开关和双金属片突跳式温控器自动控制温度的方法。其工作原理为：电源开关打开后加热器开始加热，当加热到温控器的控制温度(摄氏89度以上)温控器双金属片触点跳开断电停止加热。待储水罐中的水慢慢冷却到温控器双金属片触点的复位温度，温控器触点复位加热重新开始，加热到温控器的控制温度(摄氏89度以上)温控器再次断开停止加热，如此循环进行工作。制冷的工作方式与加热方式类似同样靠温控器自动控制，臭氧消毒是通过一只机械的定时器来控制臭氧消毒的工作时间。因此种方式结构简单、成本低，所以被饮水机生产厂家广泛采用。但此方式存在以下不足：1、只要电源接通无论有无人员用水，饮水机都将按以上的工作方式循环加热工作；在无人用水时将反复加热储水罐中的水形成人们说的“千滚水”，饮用此水对人们的健康不利；2、长期反复通电加热还浪费了大量的宝贵电能，缩短了饮水机的使用寿命；3、在长期无人的状态下饮水机通电工作若发生意外故障易产生火灾存在安全隐患。

现有的改进型饮水机如专利号00251565.2的中国专利“智能光控饮水机”是通过光敏元件根据光照强度的大小来控制饮水机的电源通断。此方式虽然能在夜间关闭饮水机电源但不能根据人们的使用情况来确定开关机，在白天长时间不用水时不能关闭饮水机电源从而浪费电能，在夜间关断状态控制电路存在长时间待机耗电。还有的是通过热释红外传感器如专利号99218547.5的中国专利“红外控制智能型饮水机”是根据热释红外传感器检测有效范围内有无人员活动来决定是否开关机，此方式受限必须将饮水机摆放在人能到达热释红外传感器探测的区域以内的地方且还要保证人是在活动状态才能起到作用，另外同样存在待机电能消耗。带有单片机控制的饮水机专用插座虽能定时开关饮水机电源但定时时间是固定的是静态的定时开关机，不能根据用水的具体情况实时调整关机时间，不具备故障报警关机保护功能。

发明内容

本实用新型的目的是克服了现有技术的不足，以低成本，高性能解决了以上问题。本实用新型是一互动式节电饮水机，包括饮水机壳体、聪明座、上储水桶、加热罐体、加热元件、温控器、热水出口、冷水出口、互动式智能控制电路板，其特征在于互动式智能控制电路板包括电源电路(1)，微控制器(2)、监测电路(3)、控制电路(4)，语音电路(5)、显示电路(6)、实时时钟电路(7)、电池供电/充电电路(8)、DC/DC转换电路(9)、时钟振荡电路(10)；电源电路(1)的输入端与原饮水机电路(0)的市电输入端相连，电源电路(1)输出端与微控制器(2)、监测电路(3)、控制电路(4)，语音电路(5)、显示电路(6)、电池供电/充电电路(8)相连，时钟振荡电路(10)为微控制器(2)提供工作时钟，控制电路(4)通过监测电路(3)反馈的状态信号来控制饮水机电源开/关。互动式智能控制电路板其特征在于监测电路(3)、控制电路(4)、语音电路(5)、显示电路(6)、时钟振荡电路(10)分别与微控制器(2)相连。监测电路(3)包括由红外发射管TX1、红外接收管RX1、电阻R4、R6、R7、电容C7组成的红外感应头；由原饮水机温控器ST2、光藕G1、二极管D3、电阻R3、R8、R9组成的超温监测电路；由红外发射管TX2、红外接收管RX2、电阻R14、R15、R52组成的缺水监测电路；由波段转换开关K2、K3、电阻R10、R11、R12、R13组成的倒计时设置电路；由三极管Q2、电阻R16、R17、R18、R21、电极板LS组成的漏水监测电路，并与微控制器IC2连接。显示电路(6)由LED数码管SM与电阻R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30组成，并与微控制器IC2连接。语音电路(5)由语音芯片IC5和电阻R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、电容C10、C11扬声器YD构成并与微控制器IC2连接。控制电路(4)由光藕G2、继电器J1、J2、二极管D9、D10、三极管Q3、电阻R20、R22组成继电器控制电路；由三极管Q1、蜂鸣器FM、电阻R19组成报警控制电路并与微控制器(2)连接。由红外发射管TX1、红外接收管RX1、电阻R4、R6、R7、电容C7组成的红外感应头，安装在饮水机放水开关面板前(24)处。由LED数码管SM与电阻R23、R24、R25、R26 R27、R28、R29、R30组成的显示电路，LED数码管(SM)安装在饮水机前面板上。

本实用新型的有益效果是由于采用了微控制器控制由倒计时关机设置粗调关机时段具体关机时间根据人们用水的具体实际情况通过“人、机”互动决定关机的具体时间，并能在关机前发出声音和语音询问在得到回应后判断是否关机，关机为全关断无待机功耗，做到更安全、更节能，更加人性化的智能节电效果。本实用新型适合现有饮水机的节能大改造和新一代互动式节电饮水机的生产。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的电路结构框图。

图2为本实用新型的电路原理图及实施例一图。

图3为本实用新型的电路原理图及实施例二图。

图4为本实用新型的LED数码管、红外感应头、液晶时钟、语音电路扬声器、相应开关安装位置示意图。

具体实施方式：

图1为本实用新型的电路结构框图，包括原饮水机电路(0)、电源电路(1)，微控制器(2)、监测电路(3)、控制电路(4)，语音电路(5)、显示电路(6)、实时时钟电路(7)、电池供电/充电电路(8)、DC/DC转换电路(9)、时钟振荡电路(10)。

图2为本实用新型的电路原理图及实施例一图。在图2中虚线框内为单热型饮水机电路原理图，L、N端为市电的输入端，K1为饮水机电源开关J-1为继电器J1的常开触点，由变压器T、二极管D4、D5、D6、D7、电容C0、C1、C2、C3、C4、集成电路IC1、保险管FU1、FU2构成的电源电路(1)，饮水机电源开关K1闭合AC220V电压将输入到变压器T的初级，变压器T次级输出AC14V电压，然后通过D4、D5、D6、D7、桥式整流C1、C2、滤波得到DC12V电压，再通过IC1、稳压C3、C4滤波得到DC5V电压为微控制器(2)、监测电路(3)、控制电路(4)，语音电路(5)、显示电路(6)、电池供电/充电电路(8)、及相关电路供电。监测电路(3)中由原饮水机温控器ST2、光藕G1、二极管D3、电阻R3、R8、R9组成的超温监测电路；由红外发射管TX2、红外接收管RX2、电阻R14、R15、R52组成的缺水监测电路；由三极管Q2、电阻R16、R17、R18、R21、电极板LS组成的漏水监测电路，由红外发射管TX1、红外接收管RX1、电阻R4、R6、R7、电容C7组成的红外感应头分别与微控制器IC2的输入端RA0、RA3、RA4、RA5连接。微控制器IC2内部程序通过初始化后检测微控制器IC2输入端RA0、RA3、RA4、RA5为高电平时饮水机为正常工作状态，同时微控制器IC2的输出端RC6、输出高电平脉冲使蜂鸣器FM发出“滴”音提示IC2的输出端RC3输出高电平使语音电路(5)发出“机器正常，加热开始”的语音提示IC2的输出端RC5输出高电平三极管Q3导通光藕G2导通使继电器J1动作饮水机进入加热工作状态，这时电源开关K1关闭饮水机因继电器J1的常开触点J-1闭合保持饮水机通电。由波段转换开关K2、K3、电阻R10、R11、R12、R13组成的倒计时设置电路设置端RA1、RA2引脚的设置电平确定倒计时关机时间、(电平“00”为1小时38分、“01”为2小时38分、“10”为3：00小时、“11”为3小时48分、)倒计时开始计时；微控制器IC2进入倒计时状态并将显示内容通过微控制器IC2的输出端RB0、RB1、RB2、RB3、RB4、RB5、RB6、RB7引脚及限流电阻R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30与由LED数码管组成的显示电路(6)中的LED数码管(SM)的a、b、c、d、e、f、g、dp脚相连，dp脚为计时秒显，LED数码管显示的内容根据微控制器IC2中程序的运行从数字“9”到数字“0”依次随倒计时时间作递减。饮水者接水时将使安装在饮水机放水开关面板前(24)处的红外感应头得到反射的红外信号使微控制器IC2的输入端RA5由高电平变为低电平微控制器IC2中程序使倒计时复位重新计时并以“滴”音提示，IC2的RC4引脚送出高电平触发信号经R35到IC5的10脚使语音电路(5)发出“节能减排，从我做起”的提醒语音；反之无人接水时红外感应头收不到人体反应的红外信号，微控制器IC2的RA5脚保持为高电平，微控制器IC2倒计时将继续计时到预置时间，预置时间到LED数码管显示“0”微控制器IC2的RC6脚送出高电平脉冲蜂鸣器FM发出“滴”音提醒，数码管显示的“0”闪烁同时微控制器IC2的RC0引脚送出高电平触发信号经R31到IC5的14脚使语音电路(5)发出“请问还需要开水吗？”的语音询问；在此如红外感应头收到红外信号微控制器IC2将复位重新计时如未收到红外信号在提示“滴”音和“请问还需要开水吗？”的语音询问，询问三次后微控制器IC2的RC5输出端低电平继电器J1失电关闭饮水机电源。

饮水机在正常的使用过程中如出现超温故障温控器ST2将断开，此时光藕G1的1、2脚有电流流过3、4脚导通微控制器IC2的RA0脚变为低电平、RC6脚送出高电平脉冲信号给由三极管Q1、蜂鸣器FM、电阻R19组成的报警控制电路使蜂鸣器FM“滴”音报警同时微控制器IC2的RC2脚引脚送出高电平触发信号经R33到IC5的12脚使语音电路(5)发出“超温故障检修复位”的语音提示同时数码管显示闪烁的“C”字，随后微控制器IC2的RC5脚送出低电平给由光藕G2、继电器J1、二极管D9、三极管Q3、电阻R20、R22组成继电器控制电路使继电器J1失电继电器J1触点J-1断开关闭饮水机电源。如缺水监测电路检测到饮水机缺水，此时微控制器IC2的RA3脚由高电平变为低电平，IC2的RC6脚送出高电平脉冲给报警控制电路中蜂鸣器FM“滴”音报警同时微控制器IC2的RC1脚引脚送出高电平触发信号经R32到IC5的13脚使语音电路发出“饮水机缺水请补充”的语音提示同时数码管显示闪烁的“8”字，随后微控制器IC2的RC5脚送出低电平给继电器控制电路使继电器J1失电继电器J1触点J-1断开关闭饮水机电源。如漏水监测电路检测到饮水机漏水，此时微控制器IC2的RA4脚由高电平变为低电平，IC2的RC6脚送出高电平脉冲给报警控制电路中蜂鸣器FM“滴”音报警同时微控制器IC2的RC7脚引脚送出高电平触发信号经R36到IC5的8脚使语音电路发出“饮水机漏水请检修”的语音提示同时数码管显示闪烁的“L”字，随后微控制器IC2的RC5脚送出低电平给继电器控制电路使继电器J1失电继电器J1触点J-1断开关闭饮水机电源。

时钟振荡电路(10)由电容C8、C9、和晶振B1组成为微控制器IC2提供工作时钟。

定时开机由实时时种电路(7)和电池供电/充电电路(8)、DC/DC转换电路(9)完成，实时时种电路(7)由液晶时钟模块SZ组成，DC/DC转换电路(9)由集成电路IC3、电阻R48、R49、R50、R51、二极管D11、D12、电容C19、C20、C21、C22电感L1组成，它将电池的3.7V电压转换成继电器的12V工作电压。电池供电/充电电路(8)由集成电路IC4、集成电路IC6、电阻R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48、二极管D10、D13、D14、D15、D16、D17、D18、D19、D20、D21电容C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、光藕G3、G4、三极管Q3、Q4可控硅T1、继电器J2和电池E0、E1组成。在饮水机断电情况下通过电池供电/充电电路(8)中电池E0给液晶时钟模块SZ、供电维持时钟显示，E1电池给供电/充电电路(8)、DC/DC转换电路(9)供电，当液晶时钟模块的预置开机时刻到时由液晶时钟模块SZ的第三脚输出脉冲信号经D19、C14整流使Q3导通同时光藕G3、导通可控硅T1导通电池给DC/DC转换电路(9)供电DC/DC转换电路(9)将电池E1的3.7V电压转换成DC12V通过D12、D11使继电器J1通电继电器常开触点闭合饮水机通电进入工作状态。继电器J2通电继电器J2常闭断开，常开触点闭合与充电电路相通电池E1电压低于3.4V时IC4第3脚输出高电平G4导通电池充电，当充电电压达4.1V时IC4第3脚输出低电平G4关断电池充电结束。

图3为本实用新型的实施例二图饮水机是冷热带消毒型饮水机有加热、制冷和臭氧消毒功能，因该种饮水机为多功能型的每一功能有独立的电源开关，实施改造时只需在原饮水机的市电输入端增加一个电源总开关K即可。

微控制器IC2的型号为PIC16C72或其它8位单片机，集成电路IC1型号为7805，IC3型号为MC34063，IC4型号为N555，IC5型号为AK040，IC6型号为W317。

图4中(17)为饮水机水桶，(19)、(20)为饮水机放水开关，(18)为语音电路(5)中扬声器，(24)为安装的红外感应头，(21)为饮水机接水盒，(23)为倒计时设置波段开关，(22)为定时开机的液晶时钟模块SZ设置开关；(SM)为显示电路(6)中的LED数码管。

Claims (8)

1、一种互动式节电饮水机，包括饮水机壳体、聪明座、上储水桶、加热罐体、加热元件、温控器、热水出口、冷水出口、互动式智能控制电路板，其特征在于互动式智能控制电路板包括电源电路(1)，微控制器(2)、监测电路(3)、控制电路(4)，语音电路(5)、显示电路(6)、实时时钟电路(7)、电池供电/充电电路(8)、DC/DC转换电路(9)、时钟振荡电路(10)；电源电路(1)的输入端与原饮水机电路(0)的市电输入端相连，电源电路(1)输出端与微控制器(2)、监测电路(3)、控制电路(4)，语音电路(5)、显示电路(6)、电池供电/充电电路(8)相连，时钟振荡电路(10)为微控制器(2)提供工作时钟，控制电路(4)通过监测电路(3)反馈的状态信号来控制饮水机电源开/关。

2、根据权利要求1所述的一种互动式节电饮水机其特征在于监测电路(3)、控制电路(4)、语音电路(5)、显示电路(6)、时钟振荡电路(10)分别与微控制器(2)相连。

3、根据权利要求1所述的一种互动式节电饮水机其特征在于监测电路(3)包括由红外发射管TX1、红外接收管RX1、电阻R4、R6、R7、电容C7组成的红外感应头；由原饮水机温控器ST2、光藕G1、二极管D3、电阻R3、R8、R9组成的超温监测电路；由红外发射管TX2、红外接收管RX2、电阻R14、R15、R52组成的缺水监测电路；由波段转换开关K2、K3、电阻R10、R11、R12、R13组成的倒计时设置电路；由三极管Q2、电阻R16、R17、R18、R21、电极板LS组成的漏水监测电路，并与微控制器IC2连接。

4、根据权利要求1所述的一种互动式节电饮水机其特征在于显示电路(6)由LED数码管SM与电阻R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30组成，并与微控制器IC2连接。

5、根据权利要求1所述的一种互动式节电饮水机其特征在于语音电路(5)由语音芯片IC5和电阻R31、R32、R33R34、R35、R36、R37、R38、电容C10、C11扬声器YD构成并与微控制器IC2连接。

6、根据权利要求1所述的一种互动式节电饮水机其特征在于控制电路(4)由光藕G2、继电器J1、J2、二极管D9、D10、三极管Q3、电阻R20、R22组成继电器控制电路；由三极管Q1、蜂鸣器FM、电阻R19组成报警控制电路并与微控制器IC2连接。

7、根据权利要求1或3所述的一种互动式节电饮水机其特征在由红外发射管TX1、红外接收管RX1、电阻R4、R6、R7、电容C7组成的红外感应头，安装在饮水机放水开关面板前(24)处。

8、根据权利要求1或4所述的一种互动式节电饮水机其特征在由LED数码管SM与电阻R23、R24、R25、R26R27、R28、R29、R30组成的显示电路，LED数码管(SM)安装在饮水机前面板上。

Images