CN204862727U - 一种小型水温控制系统 - Google Patents

Abstract

一种小型水温控制系统，包括热水箱、冷水箱、温水箱，热水箱安装有加热器，冷水箱安装有冷却器，温水箱安装有搅拌器，热水箱安装有进水管，热水箱通过第一出水管连接冷水箱，热水箱通过第二出水管连接温水箱；所述热水箱内安装有第一温度传感器、第一液位传感器。所述冷水箱内安装有第二温度传感器、第二液位传感器。所述温水箱连接有通往接水口的第四出水管，所述温水箱连接有排水管，所述温水箱内安装有第三液位传感器、第三温度传感器。本实用新型系统采用自来水经煮沸后再进行混合，能够快速产生设定温度值的温水，并通过液位检测可以实现温水容量的监测与提示，能够提示放出温水的体积,使所冲泡的奶粉浓度适宜。

Description

一种小型水温控制系统

技术领域

本实用新型一种小型水温控制系统，适用于小容量水的温度控制。

背景技术

随着社会的发展和生产生活的需要，人们对水温控制的要求也越高和越多样化，比如，给婴儿冲泡奶粉过程中，如何快速得到设定温度的温水就给对水温控制提出了新的要求。

儿科专家指出，婴幼儿配方奶粉中含有丰富的蛋白质、脂肪、碳水化合物以及维生素A、维生素D以及钙、铁等微量元素。开水的温度很高，冲调奶粉时，会使奶粉中的乳清蛋白产生凝块，影响孩子的消化吸收。冲调奶粉应用温水，避免其中营养物质的损失。通常泡奶最适宜的温度是40℃～50℃，不能用较烫的水冲泡之后等它冷却。这就要求我们要设计出能够快速产生设定温度值的温水。

除此以外，冲泡婴儿奶粉的用水也是有讲究的。一般符合饮用水标准的水大致分为：自来水、矿泉水、纯净水。矿泉水虽然含有丰富的矿物质，但是无论成人或幼儿，长期饮用某种矿泉水可能造成体内某种元素吸收过多而影响健康。纯净水是指经过物理方法除去水中的工业污染物、微生物及杂质，同时也除去可利用的各种常量元素和大部分微量元素后的水。如果长期饮用纯净水可能会干扰机体内环境的稳定。正是因为它的纯净，缺少了水里应该含有的益生菌等，长期饮用反会导致营养摄入不足。冲奶粉最好选用煮沸冷却后的自来水，即白开水。在给婴儿冲泡奶粉时，奶粉的浓度也是非常需要注意的。在给婴儿冲奶粉时，如先加奶粉，后加水，加到原定刻度，奶就加浓了。婴儿吃过浓的奶，胃肠消化能力难以负担，肾脏的排泄能力也难以承受。

发明内容

为满足为婴儿奶粉冲泡过程中快速提供指定温度的温水的需求，本实用新型提供一种小型水温控制系统，采用自来水经煮沸后再进行混合，能够快速产生设定温度值的温水，并通过液位检测可以实现温水容量的监测与提示，能够提示放出温水的体积，这样确保接水量的准确，使所冲泡的奶粉浓度适宜。该系统具备结构简单、运行可靠、成本低廉的优点。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种小型水温控制系统，包括热水箱、冷水箱、温水箱，热水箱安装有加热器，冷水箱安装有冷却器，温水箱安装有搅拌器，热水箱安装有进水管，热水箱通过第一出水管连接冷水箱，热水箱通过第二出水管连接温水箱；所述热水箱内安装有第一温度传感器、第一液位传感器。所述冷水箱通过第三出水管与温水箱连接，所述冷水箱内安装有第二温度传感器、第二液位传感器。所述温水箱连接有通往接水口的第四出水管，所述温水箱连接有排水管，所述温水箱内安装有第三液位传感器、第三温度传感器。所述加热器、所述冷却器、所述搅拌器、所述液位传感器、所述温度传感器均连接人机交互控制模块。

所述热水箱顶部设有第一排气孔，所述冷水箱顶部设有第二排气孔，所述温水箱顶部设有第三排气孔。

所述进水管上安装有第一电磁阀，所述第一出水管上安装有第二电磁阀，所述第二出水管上安装有第三电磁阀，所述第三出水管上设有第四电磁阀，所述排水管上设置有第五电磁阀；所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀均连接人机交互控制模块。

所述加热器为电炉。

所述冷却器包括散热片、风扇。

所述人机交互控制模块包括MCU控制模块，所述MCU控制模块连接按键输入模块、显示模块、声光提示模块。

所述进水管设置有滤网。

所述温水箱的第三液位传感器输出电压随模块浸入液体深度的增加而增大，输出电压信号的模拟量经A/D转换后送给人机交互控制模块；热水箱中的第一液位传感器和冷水箱中的第二液位传感器只需要检测液面是否达到传感器安装地方即可。

一种水温控制方法，当热水箱中的第一液位传感器检测到箱内水位低于设定值时，启动进水管的电磁阀向热水箱进水；当冷水箱中的第二液位传感器检测到箱内水位低于设定值时，启动热水箱的第一出水管上的电磁阀，往冷水箱中进水，热水箱下面安装有加热器对水进行加热，当第一温度传感器检测到水沸腾后，可以实现加热器自动断电。温水箱内从热水箱来的进水口比从冷水箱来的进水口要低，因为热水密度比冷水密度小，这样安装可以加使得冷热水分子在竖直方向上的对流，加速冷热水的混合；当温水箱中有很多水，且用户设定的水温与温水箱中的温度差距较大时，此时可能全加冷水或者全加热水都不能达到所设定的温度时，温水箱会通过底部的排水管将温水箱中以前的水排出，然后再控制冷热水混合至所需的温度。

一种小型水温控制系统，在婴儿奶粉冲泡过程中快速获得提供指定温度的温水中的应用。

本实用新型一种小型水温控制系统，技术效果如下：

1）、该系统的温度调节算法采用PID控制原理，能够快速：30秒内，提供水温在25℃～85℃的任意设定温度的温水，温度±0.5℃，远满足了婴儿奶粉冲泡对水温的要求，与其他温控设备相比，大大提高了温控速度和精度。

2）、设备利用液位检测和温度检测可以避免无水干烧的情况发生，并可以实现水沸腾后自动断电，从而保护了装置。

3）、通过液位检测可以实现温水容量的监测与提示，能够提示放出温水的体积，这样确保接水量的准确，使所冲泡的奶粉浓度适宜。

4）、给婴儿冲泡奶粉所需的温水不会太多，故温水箱容积设计约为400mL，实现了小容量恒温控制，耗电量小，节约了电能和水能资源。

附图说明

图1为本实用新型系统结构示意图；

图2为本实用新型系统主视结构示意图；

图3为本实用新型系统的控制连接图。

具体实施方式

如图1~图3所示，一种小型水温控制系统，包括热水箱3、冷水箱22、温水箱6，热水箱3安装有加热器20，冷水箱22安装有冷却器24，温水箱6安装有搅拌器12。

热水箱3的容积约为1500mL，冷水箱22的容积约为2500mL，温水箱6的容积约为400mL。其中，温水箱6容积最小，有助于冷热水的快速混合，提高温水产生的速度。冷水箱22的容积最大，有助于保证从热水箱3加入热水到冷水箱22后，冷水箱22水温不会有大的变化。

所述加热器20为电炉，对水进行加热。所述冷却器24包括散热片、风扇，可以使热水箱3通过管道流到冷水箱22的开水快速冷却。搅拌器12可加速冷热水混合。

热水箱3安装有进水管15，热水箱3通过第一出水管19连接冷水箱22，热水箱3通过第二出水管5连接温水箱6；所述热水箱3内安装有第一温度传感器17、第一液位传感器2。

第一液位传感器2可以避免无水干烧的情况发生。

所述冷水箱22通过第三出水管27与温水箱6连接，所述冷水箱22内安装有第二温度传感器25、第二液位传感器23。

所述温水箱6连接有通往接水口的第四出水管11，第四出水管11上安装有手动开关。所述温水箱6连接有排水管14，所述温水箱6内安装有第三液位传感器8、第三温度传感器10。温水箱6内从热水箱3来的进水口比从冷水箱22来的进水口要低，形成冷热水对流，加速冷热水的混合。

所述加热器20、所述冷却器24、所述搅拌器12、所述液位传感器、所述温度传感器均连接人机交互控制模块9。

所述热水箱3顶部设有第一排气孔1，所述冷水箱22顶部设有第二排气孔21，所述温水箱6顶部设有第三排气孔7。排气孔是用于平衡水箱内外气压。

所述进水管15上安装有第一电磁阀16，所述第一出水管19上安装有第二电磁阀18，所述第二出水管5上安装有第三电磁阀4，所述第三出水管27上设有第四电磁阀26，所述排水管14上设置有第五电磁阀13；所述第一电磁阀16、第二电磁阀18、第三电磁阀4、第四电磁阀26、第五电磁阀13均连接人机交互控制模块9。

若当温水箱6中有很多水，且用户设定的水温与温水箱6中的温度差距较大时，此时可能全加冷水或者全加热水都不能达到所设定的温度时，温水箱6会通过底部的排水管14将温水箱6中以前的水排出，然后通过第三电磁阀4和第四电磁阀26控制冷热水混合至所需的温度。

所述人机交互控制模块9包括MCU控制模块，所述MCU控制模块连接按键输入模块、显示模块、声光提示模块。MCU控制模块采用DSPIC33FJ32MC204单片机，该单片机是一种高性能16位数字信号控制器，在工业级温度范围内工作，适合本系统的应用场合。

使用者通过按键输入模块温度和预接水量，LCD显示模块显示出当前水温和设置温度以及温水箱6中水的容量等信息。当水温达到设定温度后，系统通过声光提示模块提醒使用者可以接水，并同步显示所接水的体积，当接水量达到预接水量时给予提示，这样确保接水量的准确，使所冲泡的奶粉浓度适宜。

所述第一温度传感器17、第二温度传感器25、第三温度传感器10采用PT100铂电阻温度探头。PT100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。金属热电阻一般适用于-200℃～500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠。

所述进水管15设置有滤网，用以过滤自来水中的杂质。

所述温水箱6的第三液位传感器8输出电压随模块浸入液体深度的增加而增大，输出电压信号的模拟量经A/D转换后送给人机交互控制模块9；热水箱3中的第一液位传感器2和冷水箱22中的第二液位传感器23只需要检测液面是否达到传感器安装地方即可。

本实用新型一种小型水温控制系统，系统上电后首先会自检，当热水箱3中的液位低于热水箱3内的第一液位传感器2设定的进水设定值时，第三电磁阀4打开，从进水口进水，此时第二电磁阀18处于关闭状态。当热水箱3的液位低于第一液位传感器2设定的防干烧设定值时，加热器20会断电，当冷水箱22内的液位低于第二液位传感器23所设定的温度且热水箱3的水沸腾过后，第二电磁阀18会打开，让热水箱3沸腾过的水进入冷水箱22。若冷水箱22温度超过设定的冷水值后会启动冷却器24工作。

系统自检完毕后，会加热热水箱3的水直至沸腾。使用者设定温度后，系统根据用户设定的温度，控制出水量，并启动搅拌器12使温水箱6的水快速达到所设定的温度。当水温达到所设定的温度后，系统会提示用户接水并提示所接水的体积，这样确保接水量的准确，使所冲泡的奶粉浓度适宜。温水箱6容积约为400mL，实现了小容量恒温控制，耗电量小，节约了电能和水能资源。若用户设定完温度后，温水箱6中还有很多水，且用户设定的水温与温水箱6中的温度差距较大时，此时有可能全加冷水或者热水都不能达到所设定的温度时，温水箱6会通过温水箱底部的排水管14将温水箱6中以前的水排出，然后通过电磁阀控制冷热水混合至所需的温度。

实施例:

本实用新型一种小型水温控制系统，为婴儿奶粉冲泡快速提供指定温度的温水，按上述连接好设备。系统上电后热水箱3中的第一液位检测传感器2会检测热水箱里液面的高度，若热水箱3中的液位低于第一液位检测传感器2设定的进水设定值时，第一电磁阀16打开，从进水管15进水，此时第二电磁阀18处于关闭状态，若热水箱3中的液位已达到第一液位检测传感器2设定的进水设定值，则接通加热器20对热水箱3的水加热直至沸腾。若冷水箱22内的液位低于第二液位检测传感器23所设定的温度且热水箱的水沸腾过后，第二电磁阀18会打开，让热水箱3沸腾过的水进入冷水箱22，此时第一电磁阀16关闭。待冷水箱22液面达到第二液位检测传感器23的设定值后，第二电磁阀18关闭。此时热水箱3会继续检测液面，若低于设定值将重复上面所述过程继续打开第一电磁阀16进水并加热至沸腾。若冷水箱22的温度高于设定温度值将启动冷却器24工作。因此，开机后从热水箱3水烧开及冷水箱22水冷却，需要一段时间大概为10分钟。一旦进行完上述过程后，系统将能快速实现产生任意设定温度的温水，一般所需时间不超过30秒且精度能达到±0.5℃。

当进行完上述所述的过程后，用户通过按键输入所需要的温度，假设设定所需温度为50℃，系统根据用户设定的温度控制第三电磁阀4和第四电磁阀26的出水量，并启动搅拌器12，使温水箱6的水快速达到所设定的50℃。当水温达到50℃后系统会提示用户接水并提示所接水的体积，这样确保接水量的准确，使所冲泡的奶粉浓度适宜。若用户设定的水温为80℃，而此时水箱中有300mL的温度为30℃的水时，此时有可能全加热水都不能达到所设定的80℃时，温水箱会通过温水箱6底部的排水管14，将温水箱6中以前的水排出，然后通过控制第三电磁阀4和第四电磁阀26的出水量，并启动搅拌器12，使温水箱6的水快速达到所设定的80℃。

Claims (8)

1.一种小型水温控制系统，包括热水箱（3）、冷水箱（22）、温水箱（6），热水箱（3）安装有加热器（20），冷水箱（22）安装有冷却器（24），温水箱（6）安装有搅拌器（12），其特征在于，热水箱（3）安装有进水管（15），热水箱（3）通过第一出水管（19）连接冷水箱（22），热水箱（3）通过第二出水管（5）连接温水箱（6）；所述热水箱（3）内安装有第一温度传感器（17）、第一液位传感器（2）；所述冷水箱（22）通过第三出水管（27）与温水箱（6）连接，所述冷水箱（22）内安装有第二温度传感器（25）、第二液位传感器（23）；所述温水箱（6）连接有通往接水口的第四出水管（11），所述温水箱（6）连接有排水管（14），所述温水箱（6）内安装有第三液位传感器（8）、第三温度传感器（10）；所述加热器（20）、所述冷却器（24）、所述搅拌器（12）、所述液位传感器、所述温度传感器均连接人机交互控制模块（9）。

2.根据权利要求1所述一种小型水温控制系统，其特征在于，所述热水箱（3）顶部设有第一排气孔（1），所述冷水箱（22）顶部设有第二排气孔（21），所述温水箱（6）顶部设有第三排气孔（7）。

3.根据权利要求1所述一种小型水温控制系统，其特征在于，所述进水管（15）上安装有第一电磁阀（16），所述第一出水管（19）上安装有第二电磁阀（18），所述第二出水管（5）上安装有第三电磁阀（4），所述第三出水管（27）上设有第四电磁阀（26），所述排水管（14）上设置有第五电磁阀（13）；所述第一电磁阀（16）、第二电磁阀（18）、第三电磁阀（4）、第四电磁阀（26）、第五电磁阀（13）均连接人机交互控制模块（9）。

4.根据权利要求1所述一种小型水温控制系统，其特征在于，所述加热器（20）为电炉。

5.根据权利要求1所述一种小型水温控制系统，其特征在于，所述冷却器（24）包括散热片、风扇。

6.根据权利要求1所述一种小型水温控制系统，其特征在于，所述人机交互控制模块（9）包括MCU控制模块，所述MCU控制模块连接按键输入模块、显示模块、声光提示模块。

7.根据权利要求1所述一种小型水温控制系统，其特征在于，所述进水管（15）设置有滤网。

8.根据权利要求1所述一种小型水温控制系统，其特征在于，所述温水箱（6）的第三液位传感器（8）输出电压随模块浸入液体深度的增加而增大，输出电压信号的模拟量经A/D转换后送给人机交互控制模块（9）；热水箱（3）中的第一液位传感器（2）和冷水箱（22）中的第二液位传感器（23）只需要检测液面是否达到传感器安装地方即可。