即热式饮水机及其控制方法与流程

1.本发明涉及饮水机技术领域，具体提供一种即热式饮水机及其控制方法。


背景技术：

2.在现代社会中，人们对于精致生活的追求日益提高，在生活中如做糕点、烹饪、泡茶、泡咖啡等等都成为了日常生活中不可缺少的点缀。在上述作业中，尤其是西式烘培中，对于各种食材和水量则有严格的规定。用户往往需要准备一个量杯来获取需要容量的水，不够方便。为了提高人们的生活体验，可以定量出水的管线机等速热类饮水机应运而生。
3.现有定量出水的饮水设备主要有以下几种技术方案：1.对于有水箱的饮水设备，在水箱中安装水位传感器，通过不同水位对应不同的容量测算出水量；2.管路中安装流量计，通过流量计控制定量出水的水量；3.依靠水泵在不同电压下的流量特性，控制定量出水的水量。对于技术方案1，水箱中安装水位传感器，增加了制造成本和后期的维护成本，并且在多档位调节时，需要安装多个传感器，十分不方便。对于技术方案2，在家用饮水设备中，由于流量相对较小，流量精度高的流量计价格高昂，价格低的小流量流量计，误差又比较大。对于技术方案3，依靠水泵在不同电压下的流量特性计算流量，由于同批次水泵自身流量差异在
±
10％，定量误差较高。
4.因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明旨在解决上述技术问题，即解决现有定量出水的即热式饮水机无法保证低成本、高精度的问题。
6.在第一方面，本发明提供了一种即热式饮水机的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：在首次通电时修正出水流量与占空比的映射关系；在需要供水时获取用户的需水量；根据所述需水量和所述出水流量与占空比的映射关系控制所述即热式饮水机供水；“修正出水流量与占空比的映射关系”的步骤具体包括：获取进水温度；控制所述即热式饮水机的加热元件按照设定功率工作并获取所述加热元件的工作功率；调节所述即热式饮水机的直流水泵的占空比直到出水温度达到设定温度并获取此时所述直流水泵的第一占空比；按照公式p*η＝c*q*(t1-t2)计算实际出水流量；获取所述第一占空比对应的理论出水流量；计算所述理论出水流量与所述实际出水流量的差值；将理论出水流量与占空比的映射关系中的所有理论出水流量加上所述差值得到修正后的出水流量与占空比的映射关系；其中，p为所述加热元件的工作功率，η为转化系数，c为水的比热容，q为所述实际出水流量，t1为所述设定温度，t2为所述进水温度。
7.在上述控制方法的优选技术方案中，“获取所述加热元件的工作功率”的步骤包括：获取所述加热元件的输入电压和所述加热元件的工作电阻；根据所述输入电压和所述工作电阻计算所述加热元件的工作功率。
8.在上述控制方法的优选技术方案中，“获取所述加热元件的工作功率”的步骤包
括：获取所述加热元件的工作电流和所述加热元件的工作电阻；根据所述工作电流和所述工作电阻计算所述加热元件的工作功率。
9.在上述控制方法的优选技术方案中，所述控制方法还包括：在首次修正所述出水流量与占空比的映射关系之后，每隔设定时长执行一次“修正出水流量与占空比的映射关系”的步骤。
10.在上述控制方法的优选技术方案中，所述设定温度为60～95℃中的任一值。
11.在上述控制方法的优选技术方案中，所述设定温度为90℃。
12.在上述控制方法的优选技术方案中，所述加热元件的下游设置有温度传感器，“获取进水温度”的步骤具体包括：在所述加热元件未工作的状态下通过所述温度传感器检测流过的水的温度得到所述进水温度。
13.在上述控制方法的优选技术方案中，所述加热元件的上游和下游分别设置有第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器用于获取所述进水温度，所述第二温度传感器用于获取所述出水温度。
14.在上述控制方法的优选技术方案中，所述控制方法还包括：在需要供水时获取用户的需水温度；“根据所述需水量和所述出水流量与占空比的映射关系控制所述即热式饮水机供水”的步骤具体包括：根据所述需水量、所述需水温度和所述出水流量与占空比的映射关系控制所述即热式饮水机供水。
15.在采用上述技术方案的情况下，在即热式饮水机首次通电时，获取进水温度，控制即热式饮水机的加热元件按照设定功率工作并获取加热元件的工作功率，调节即热式饮水机的直流水泵的占空比直到出水温度达到设定温度，并获取此时直流水泵的第一占空比，按照公式p*η＝c*q*(t1-t2)计算实际出水流量，获取第一占空比对应的理论出水流量，计算理论出水流量与实际出水流量的差值，将理论出水流量与占空比的映射关系中的所有理论出水流量加上所述差值得到修正后的出水流量与占空比的映射关系，在需要供水时获取用户的需水量，根据需水量和出水流量与占空比的映射关系控制即热式饮水机供水。这样，无需使用水位传感器和流量传感器，通过恒温出水过程中计算出实际出水量与理论出水量的差值，基于该差值对理论出水流量与占空比的映射关系进行修正得到出水流量与占空比的映射关系，在需要供水时根据用户的需水量以及出水流量与占空比的映射关系控制即热式饮水机供水，能够精确地控制出水量，并且制造成本较低。
16.优选地，“获取加热元件的工作功率”的步骤包括：获取加热元件的输入电压和加热元件的工作电阻；根据输入电压和工作电阻计算加热元件的工作功率。通过这样地设置，与将设定功率作为加热元件的工作功率相比，能够避免因供电电压浮动出现实际工作功率与设定功率不一致而导致计算出的实际出水流量的误差相对较大的情况，提高了修正后的出水流量与占空比的映射关系的精度，进而更加精准地控制出水量。
17.优选地，控制方法还包括：在首次修正出水流量与占空比的映射关系之后，每隔设定时长执行一次“修正出水流量与占空比的映射关系”的步骤。这样，能够避免在长期使用过程中直流水泵因老化使得出水流量与占空比地关系发生变化而影响出水量精度的情况发生。
18.优选地，设定温度为60～95℃中的任一值。通过这样的设置，在每隔设定时长执行一次“修正出水流量与占空比的映射关系”的步骤的过程中，还能够对出水管路进行杀菌，
也就是说在定期修正出水流量与占空比的映射关系的同时，实现了出水管路的杀菌，无需单独设置杀菌操作，优化了用户的使用体验。
19.优选地，加热元件的下游设置有温度传感器，“获取进水温度”的步骤具体包括：在加热元件未工作的状态下通过温度传感器检测流过的水的温度得到进水温度。通过这样的设置，仅通过一个温度传感器便能够检测进水温度和出水温度，进一步降低了制造成本。
20.优选地，控制方法还包括：在需要供水时获取用户的需水温度；“根据需水量和所述出水流量与占空比的映射关系控制即热式饮水机供水”的步骤具体包括：根据需水量、需水温度和所述出水流量与占空比的映射关系控制即热式饮水机供水。通过这样的设置，能够根据用户的需求提供不同温度的热水。
21.在第二方面，本发明还提供了一种即热式饮水机，包括：存储器；处理器；以及计算机程序，所述计算机程序存储于所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现上述技术方案中任一项所述的即热式饮水机的控制方法。
22.需要说明的是，该即热式饮水机具有上述即热式饮水机的控制方法的全部技术效果，在此不再赘述。
附图说明
23.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：
24.图1是本发明即热式饮水机的控制方法的主要步骤示意图；
25.图2是本发明即热式饮水机的控制方法中“修正出水流量与占空比的映射关系”的具体步骤示意图。
具体实施方式
26.首先，本领域技术人员应当理解的是，下面描述的实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，本发明的即热式饮水机可以是柜式饮水机、台式饮水机或者壁挂式饮水机等。
27.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应作广义理解，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，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.基于背景技术提到的现有定量出水的即热式饮水机无法保证低成本、高精度的问题，本发明提供了一种即热式饮水机的控制方法，无需使用水位传感器和流量传感器，便能够精确地控制出水量，制造成本较低。
30.下面参照图1和图2来对本发明即热式饮水机的控制方法进行介绍。其中，图1是本发明即热式饮水机的控制方法的主要步骤示意图；图2是本发明即热式饮水机的控制方法中“修正出水流量与占空比的映射关系”的具体步骤示意图。
31.如图1所示，即热式饮水机的控制方法主要包括以下步骤：
32.步骤s100、在首次通电时修正出水流量与占空比的映射关系。
33.步骤s200、在需要供水时获取用户的需水量。
34.步骤s300、根据需水量和出水流量与占空比的映射关系控制即热式饮水机供水。
35.如图2所示，本发明即热式饮水机的控制方法中“修正出水流量与占空比的映射关系”具体包括：
36.步骤s110、获取进水温度。
37.步骤s120、控制即热式饮水机的加热元件按照设定功率工作并获取加热元件的工作功率。
38.步骤s130、调节即热式饮水机的直流水泵的占空比直到出水温度达到设定温度并获取此时直流水泵的第一占空比。
39.步骤s140、按照公式p*η＝c*q*(t1-t2)计算实际出水流量。
40.其中，p为加热元件的工作功率，η为转化系数，c为水的比热容，q为实际出水流量，t1为设定温度，t2为进水温度。
41.步骤s150、获取第一占空比对应的理论出水流量。
42.步骤s160、计算理论出水流量与实际出水流量的差值；
43.步骤s170、将理论出水流量与占空比的映射关系中的所有理论出水流量加上差值得到修正后的出水流量与占空比的映射关系。
44.例如，一种即热式饮水机包括通过管路依次连接的水箱、直流水泵、加热元件和出水嘴，加热元件的上游和下游分别设置有第一温度传感器和第二温度传感器，控制器与直流水泵、加热元件、第一温度传感器和第二温度传感器通信连接。在首次通电时，操作人员设定好加热功率，控制器控制第一温度传感器采集流经的水的温度得到进水温度，控制器获取到设定的加热功率并控制加热元件按照设定的加热功率工作，之后控制第二温度传感器实时检测流经的水的温度得到出水温度，与此同时调节直流水泵的占空比来调节水流大小直到出水温度达到设定温度，并获取此时直流水泵的第一占空比，按照公式p*η＝c*q*(t1-t2)计算实际出水流量(即第一占空比对应的实际出水流量)，p为加热元件的工作功率，η为转化系数，c为水的比热容，q为实际出水流量，t1为设定温度，t2为进水温度，η可以根据实际应用中加热元件的加热效率进行设定，如可以是0.95、0.96、0.94或者其他合适的系数。根据存储的理论出水流量与占空比的映射关系获取第一占空比对应的理论出水流量，计算出第一占空比对应的理论出水流量与实际出水流量的差值，将理论出水流量与占空比的映射关系中的所有理论出水流量加上该差值得到修正后的出水流量与占空比的映射关系。在出厂之后，用户使用即热式饮水机时，用户输入需水量，即热式饮水机的控制器获取到用户的需水量，根据需水量和出水流量与占空比的映射关系来控制即热式饮水机供水。示例性地，供水时长预设成固定值，控制器根据需水量和供水时长计算出目标出水流量，再根据出水流量与占空比的映射关系来查找与目标出水流量对应的占空比，进而控制直流水泵按照该占空比工作，从而实现精确地定量供水。
45.需要说明的是，用户也可以设定供水速度，控制器根据用户设定的供水速度来确定直流水泵的占空比并控制直流水泵按照该占空比工作，控制器根据出水流量与占空比的映射关系来查找与该占空比对应的出水流量，进而根据需水量和出水流量来计算目标供水时长，当供水时长达到目标供水时长时停止供水，同样能够实现精确地定量供水。另外，也
可以不在出厂前通电试运行，而是在即热式饮水机安装至用户家里之后，首次通电时先试运行一次，以便对出水流量与占空比的映射关系进行修正。此外，在首次通电时，也可以无需用户设定加热功率，即热式饮水机按照预设的加热功率工作。设定温度可以是即热式饮水机制造时预设的，也可以是在修正出水流量与占空比的映射关系时人为设定。
46.在一种较为优选的实施方式中，步骤s120中“获取加热元件的工作功率”通过以下方式实现：获取加热元件的输入电压和加热元件的工作电阻，根据输入电压和工作电阻计算加热元件的工作功率。通常，加热元件的加热功率是通过调节串入加热电路的电阻数量来调节加热功率的，而输入电压保持不变。但是实际使用中，作为电源的电网的电压在不同地区和不同时间段的电压会有一定的差异，加热元件的加热功率也会因输入电压的不同而不同，加热元件的实际加热功率与谁当功率有一定的差异。通过获取加热元件的输入电压和加热元件的工作电阻，根据输入电压和工作电阻计算加热元件的工作功率，能够按照公式p*η＝c*q*(t1-t2)计算出更加准确的实际出水流量，进而得到更加准确的出水流量与占空比的映射关系，更加准确地实现出水量的控制。
47.在另一种较为优选的实施方式中，步骤s120中“获取加热元件的工作功率”通过以下方式实现：获取加热元件的工作电流和加热元件的工作电阻；根据工作电流和工作电阻计算加热元件的工作功率。通过这样的方式，同样能够获取到加热元件更加准确的工作功率，计算出更加准确的实际出水流量，进而得到更加准确的出水流量与占空比的映射关系，更加准确地实现出水量的控制。
48.在另外一种较为优选的实施方式中，可以不设置上述实施例中的第一温度传感器，仅设置第二温度传感器。在加热元件未工作时，通过第二温度传感器检测流过的水的温度得到进水温度。在加热元件工作时，通过第二温度传感器检测流过的水的温度得到出水温度。
49.通过这样的设置，仅通过一个温度传感器便能够检测进水温度和出水温度，进一步降低了制造成本。
50.优选地，在上述实施例的基础上，优选地，即热式饮水机的控制方法还包括：
51.在首次修正出水流量与占空比的映射关系之后，每个设定时长执行一次“修正出水流量与占空比的映射关系”的步骤。例如，每隔一周时长，执行一次“修正出水流量与占空比的映射关系”的步骤。
52.由于在使用过程中，直流水泵存在磨损老化等情况，随着直流水泵的磨损老化，当其占空比保持不变时，直流水泵的出水量会发生变化。通过定期执行一次“修正出水流量与占空比的映射关系”的步骤，能够避免在长期使用过程中直流水泵因老化使得出水流量与占空比地关系发生变化而影响出水量精度的情况发生。
53.优选地，设定温度为60～95℃中的任一值。通过这样的设置。在首次修正出水流量与占空比的映射关系之后，定期执行一次“修正出水流量与占空比的映射关系”的步骤，不仅能够避免在长期使用过程中直流水泵因老化使得出水流量与占空比地关系发生变化而影响出水量精度的情况发生，还能够在修正出水流量与占空比的映射关系的过程中通过60～95℃的水对出水管路进行杀菌，也就是说定期修正出水流量与占空比的映射关系的同时，实现了定期对出水管路进行杀菌，无需单独设置杀菌操作，优化了用户的使用体验。优选地，设定温度为90℃。这样，能够保证良好的杀菌效果。
54.优选地，在上述实施例的基础上，即热式饮水机的控制方法还包括：在需要供水时获取用户的需水温度；步骤300具体包括：根据需水量、需水温度和出水流量与占空比的映射关系控制即热式饮水机供水。
55.当用户设定需水量和需水温度后，控制器按照前述实施例中的控制方法确定出直流水泵的占空比和供水时长来精确控制供水量，与此同时按照公式p*η＝c*q*(t1-t2)来计算加热元件的目标加热功率，进而控制加热元件按照目标加热功率进行加热，从而实现定量定温供水，满足用户的不同需求。
56.在另外一方面，本发明还提供了一种即热式饮水机，即热式饮水机的控制器包括：存储器；处理器；以及计算机程序，计算机程序存储于存储器中，并被配置为由处理器执行以实现上述任一实施例中的即热式饮水机的控制方法。
57.需要说明的是，上述实施例中的存储器包括但不限于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、易失性存储器、非易失性存储器、串行存储器、并行存储器或寄存器等，处理器包括但不限于cpld/fpga、dsp、arm处理器、mips处理器等。
58.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。