专利名称：燃气热水器的控制系统以及包括该系统的燃气热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热水器控制技术领域，特别是一种燃气热水器的控制系统以及包括该系统的燃气热水器。
背景技术：
现行的燃气热水器大多采用的都是比例阀式的控温原理。这种热水器的进水管路中设置有温度传感器和流量传感器。冷水流进时，其主控装置依据用户所设定的出水温度以及温度传感器和流量传感器所检测的进水温度和流量，输出控制信号调整燃气比例阀的开度，使燃气流量与水流量成正比变化，以控制加热。在热水器工作的时候，主控装置据设定温度信号、进水温度信号和水流量信号得出所需负荷的大小，并决定比例阀的开度使热水器以恒温状态工作。上述水温控制方式适用于燃气量充足的情况，然而在夏季傍晚等燃气使用高峰时段，由于燃气管路设计的成本问题，造成家庭燃气供气不足的情况，而此情况导致燃烧率下降。
实用新型内容为解决上述问题，本实用新型提供了一种燃气热水器的控制系统以及包括该系统的燃气热水器，在燃气供气不足的情况下，依据出水温度控制比例阀开度，实现燃气的最佳燃烧。本实用新型所提供的燃气热水器的控制系统包括:包括:温度检测单元，用于检测燃气热水器的出水温度；比例阀控制单元，用于调整燃气热水器的燃气比例阀开度；主控单元，与上述各单元连接，用于在燃气供给量不足时，控制比例阀控制单元以开度差值A a至少一次正向调整所述燃气比例阀开度，并在所检测的出水温度低于前次温度时，控制以开度差值Ab至少一次反向调整所述燃气比例阀开度，至所检测的出水温度与前次温度值差值小于一设定值；其中，开度差值A a>开度差值A b。由上，在燃气供气不足的情况下，主控单元可依据出水温度控制比例阀开度，实现燃气的最佳燃烧，避免熄火。可选的，还包括:风机驱动单元，用于驱动燃气热水器的风机；所述主控单元还与风机驱动单元连接，还用于控制调整所述燃气比例阀开度时，控制风机驱动单元驱动所述风机达到对应所述燃气比例阀开度的风速。由上，通过比例阀的开度与风机转速结合，实现精确控制燃气的最佳燃烧。另外，本申请还提供一种燃气热水器，包括权利要求所述的控制系统。由上，在燃气供气不足的情况下，依据出水温度控制比例阀开度，实现燃气的最佳燃烧。
图1为燃气热水器控制系统的结构示意图；图2为燃气热水器控制系统的电路图；图3为燃气热水器的工作流程图；图4为燃气热水器控制系统中主控单元的工作流程图。
具体实施方式
本实用新型实施例提供了一种燃气热水器的控制系统以及包括该系统的燃气热水器，在燃气供气不足的情况下通过调节燃气阀开度，以达到最佳燃烧状态。下面将结合附图，对本实用新型实施例进行详细描述。如图1所示的燃气热水器控制系统的结构示意图和图2示出的电路图，本实用新型所提供的燃气热水器的控制系统至少包括主控单元10，以及与主控单元10连接的风机驱动单元11、风机转速检测单元12、温度检测单元13和比例阀控制单元14。所述主控单元10用于判断燃气供气量是否充足，当燃气供气量不足时，主控单元10输出控制信息，通过风机驱动单元11降低风机23的转速以及通过比例阀控制单元14降低比例阀20的开度，直至出水温度稳定，表示燃气达到最佳燃烧。其中，主控单元10所输出的控制信息包括:脉宽调制(PWM，Pulse Width Modulation)信息，以通过风机驱动单元11调整风机23的转速；电流信息，通过比例阀控制单元14控制比例阀20的开度。如图2所示，所述主控单元10的功能通过包括型号为ICl的集成芯片的电路实现。另外,还包括与主控单元10连接的存储单元(未图示)和时钟单元(未图示),存储单元存储有在不同温度下空气进气量与燃气进气量的一一对应函数关系式，即风机23的转速与比例阀20的开度的一一对应函数关系式；时钟单元用于记录所接收温度检测单元13所检测的出水温度的时间。风机驱动单元11用于将主控单元10输出的输出脉宽调制信息对应调整输出至风机23的电压。风机驱动单元11通过由三极管N7、场效应管Ml和电感L3串联组成的电路实现。三极管N7的基极与主控单元10中ICl芯片的数据传输端口连接，场效应管Ml的栅极串联第一、第二电阻(R2、R3)后与三极管N7的集电极连接，漏极与电感L3连接。风机转速检测单元12通过包括型号为LM358A的比较器的电路实现。其中，比较器引脚3所输入的为经过RC滤波后的风机23的PWM波形，引脚2所输出的为风机23的功率反馈信息，引脚I输出与风机23的PWM波形成比例的反馈电流。上述功率反馈信息以及反馈电流均传输至主控单元10中的ICl芯片。温度检测单元13通过温度传感器实现，用于检测热水器的出水温度。所述温度检测单元13与主控单元10中ICl芯片的数据传输端口连接。比例阀控制单元14依据主控单元10输出的电流信息，控制主阀的开闭以及比例阀20的开度。如图2所示，电路中包括第一分段阀接口和第二分段阀接口，上述两接口通过接收主控单元10所输出的不同电流将比例阀20的开度分为小、中、大三个等级，通过将所输出电流的叠加，调整比例阀20的开度。另外，还包括电压检测单元、水流量检测单元和供电单元，其中，电压检测单元用于检测各单元5V、12V供电电压的稳定性；水流量检测单元与主控单元10连接，用于检测水流量信息，便于主控单元10将水流量信息与用户所设定的温度相结合，以输出控制信息控制比例阀20的开度。相应的，存储单元中还存储有不同温度以及水流量下，空气进气量与燃气进气量的一一对应函数关系式。 下面介绍本实施例中燃气热水器的工作流程，如图3所示，主控单元10中接收到用户所设定的目标温度后，依据存储单元所存储的函数关系式输出控制风机23转速的PWM信息，以及比例阀20开度的不同电流信息。比例阀20接收电流信息调节开度，以控制燃气进气量，风机23通过风机驱动单元11驱动后，相应调节转速提供与燃气进气量匹配的空气进气量。主控单元10依据风机转速检测单元12检测风机23的电流调整输出PWM信息，实现风机23的无极调速。燃气与空气混合，在燃烧器21中充分燃烧后将热量传递至换热器22。冷水在换热器22中加热，由出水管流出。温度检测单元13检测出水温度，并将温度反馈至主控单元10，由主控单元10依据用户设定温度以及当前出水温度判断燃气供气量是否充足，当燃气供气量不足时，主控单元10输出控制信息以调整比例阀20的开度，实现燃气的最佳燃烧。如图4所示，主控单元10的闭环调节过程包括步骤:步骤SlO:调整控制比例阀20开度的电流In+1值大于In值，以对应调整比例阀20开度大小，使其开度增大；步骤S20:判断检测的出水温度Tn+1值彡Tn值时，返回步骤SlO继续调整，否则进入步骤S30 ；步骤SlO和步骤S20为判断燃气供气量是否充足的步骤，其原理为:依据用户所设定的出水温度输出控制比例阀20开度的电流和控制风机23转速的PWM信息。风机23的转速由比例阀20的开度决定，即，所述电流信息与PWM信息具有一定比例关系。随着输出电流的增加，例如，每次输出电流值相应增加M毫安，比例阀20的开度相应增大Aa，出水温度随之上升。主控单元10计算温度检测单元13所检测的前后两次出水温度差值，若温度上升并在预定时间内达到用户设定值，则表示燃气供气量充足；若所检测的出水温度在预定时间内未达到用户设定值，或前后两次出水温度呈下降趋势，则表示燃气供气量不足。步骤S30:调整控制比例阀20开度的电流In+1值小于In值，以对应调整比例阀20的开度大小，使其开度减小；在燃气供给量不充足的情况下，主控单元10减小输出电流值，输出控制信息控制减小比例阀20的开度，同时控制降低风机23的转速。需要说明的是，每次输出电流值减少M/3毫安，比例阀20的开度相应减少A b，不难理解，A b约为A a的1/3，由此以提高控制燃气进气量的精度。步骤S40:判断检测的出水温度Tn+1值> Tn值时，返回步骤S30继续调整，直到Tn+1值 Tn值。当前后两次出水的温差在预设误差范围内时，认为出水温度稳定，即表示在当前燃气供气量的状态下，燃气与空气达到最佳配比，处于最佳燃烧点。此时控制单元存储电流In值，并替换原默认开度最大时的电流值(即最大燃烧点)。为提高检测的准确性，还可取多次温度差值以进行判断。热水器再次启动时，恢复存储单元中开度最大时的电流值。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，例如，可以将不同功能的模块通过一个集成芯片来实现等，均在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种燃气热水器的控制系统，其特征在于，包括: 温度检测单元(13)，用于检测燃气热水器的出水温度； 比例阀控制单元(14)，用于调整燃气热水器的燃气比例阀开度； 主控单元(10)，与上述各单元连接，用于控制比例阀控制单元(14)以开度差值Λ a正向调整所述燃气比例阀开度至出水温度低于前次温度，并控制以开度差值Ab反向调整所述燃气比例阀开度，至出水温度与前次温度值差值小于一设定值；其中，开度差值Λ a>开度差值Ab。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括: 风机驱动单元(11)，用于驱动燃气热水器的风机； 所述主控单元(10)还与风机驱动单元(11)连接，还用于控制调整所述燃气比例阀开度时，控制风机驱动单元(11)驱动所述风机达到对应所述燃气比例阀开度的风速。
3.一种燃气热水器，其特征在于，包括权利要求1-2所述的控制系统。
专利摘要本实用新型提供了一种燃气热水器的控制系统以及包含该控制系统的燃气热水器。其中，控制系统包括温度检测单元，用于检测燃气热水器的出水温度；比例阀控制单元，用于调整燃气热水器的燃气比例阀开度；主控单元，与上述各单元连接，用于在燃气供给量不足时，控制比例阀控制单元以开度差值Δa至少一次正向调整所述燃气比例阀开度，并在所检测的出水温度低于前次温度时，控制以开度差值Δb至少一次反向调整所述燃气比例阀开度，至所检测的出水温度与前次温度值差值小于一设定值；其中，开度差值Δa>开度差值Δb。由上，在燃气供气不足的情况下，主控单元可依据出水温度控制比例阀开度，实现燃气的最佳燃烧，避免熄火。
文档编号F24H9/20GK202993569SQ201220365909
公开日2013年6月12日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者韩天雷, 钟国庭, 张伟, 全永兵, 王玉刚 申请人:青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司, 海尔集团公司