加热装置及其定量取水控制方法、装置、设备与流程

1.本发明属于定量取水技术领域，具体涉及一种加热装置及其定量取水控制方法、装置、设备。


背景技术：

2.生活水平的提高，使得人们的取水需求逐渐提高，对取水便捷性和定量准确性的要求逐渐增加。例如，相关技术中的取水需求包括泡茶、泡奶、泡咖啡、医药用水、健康用水、婴儿用水等，而取水方式一般为定量取水，例如，采用量杯一次性慢慢等待取水直到出水量到达需要的位置，如300ml或者500ml；或者，一次性慢慢等待取水直到净饮机水壶满等。
3.为了实现自动控制出水量，现有技术中采用自动定量取水方式来控制出水量。自动定量取水方式一般通过是通过计算冷水和热水各自的需求量，并结合转速与流量的关系，不断检测出水量；或，通过计算理论出水时间，来确定出水量。两种方式均间接计算出水量，且，通过平均值来校准出水量，使得出水量计算存在误差。
4.因此，如何提升定量取水的准确性，成为现有技术中亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种加热装置及其定量取水控制方法、装置、设备，以解决现有技术中定量取水不准确，存在误差的技术问题。
6.本发明提供的技术方案如下：
7.一方面，一种加热装置的定量取水控制方法，包括：
8.获取目标温度、水箱温度、工作电压和水泵电压流量关系；
9.根据所述目标温度、水箱温度、工作电压、水泵电压流量关系以及比热容计算原理，确定水泵的出水占空比；
10.根据所述水泵的出水占空比和电压流速关系，计算出水量，以根据所述出水量进行定量取水。
11.可选的，所述获取目标温度、水箱温度、工作电压和水泵电压流量关系，包括：
12.接收取水指令；
13.根据所述取水指令，获取目标温度、水箱温度、工作电压和水泵电压流量关系。
14.可选的，所述比热容计算原理，包括：比热容计算公式；所述根据所述目标温度、水箱温度、工作电压、水泵电压流量关系以及比热容计算原理，确定水泵的出水占空比，包括：
15.将所述目标温度、水箱温度和工作电压，输入到所述比热容计算公式中，得到初始流量；
16.将所述初始流量输入到水泵电压流量关系中，得到所述水泵的出水占空比。
17.可选的，所述根据所述水泵的出水占空比和电压流速关系，计算出水量，包括：
18.将所述水泵的出水占空比输入到所述电压流速关系中，得到出水流速；
19.根据所述出水流速，计算所述出水量。
20.可选的，所述计算出水量，以根据所述出水量进行定量取水，包括：
21.计算出水量，判断所述出水量是否到达目标取水量；
22.若所述出水量达到所述目标取水量，则停止出水。
23.可选的，还包括：
24.计算目标温度与水箱温度的差值；
25.根据所述差值与水泵的安全工作流量，确定所述加热装置的工作档位。
26.可选的，所述根据所述水泵的出水占空比和电压流速关系，计算出水量，以根据所述出水量进行定量取水，包括：
27.根据所述水泵的出水占空比和电压流速关系，对采样时间进行无限小近似求和取积分，计算出水量，以根据所述出水量进行定量取水。
28.又一方面，一种加热装置的定量取水控制装置，包括：获取模块、确定模块和计算模块；
29.所述获取模块，用于获取目标温度、水箱温度、工作电压和水泵电压流量关系；
30.所述确定模块，用于根据所述目标温度、水箱温度、工作电压、水泵电压流量关系以及比热容计算原理，确定水泵的出水占空比；
31.所述计算模块，用于根据所述水泵的出水占空比和电压流速关系，计算出水量，以根据所述出水量进行定量取水。
32.又一方面，一种加热装置的定量取水控制设备，包括：处理器，以及与所述处理器相连接的存储器；
33.所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序至少用于执行上述任一项所述的加热装置的定量取水控制方法；
34.所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序。
35.又一方面，一种加热装置，包括：水箱、水泵和上述所述的加热装置的定量取水控制设备；所述水泵连接所述水箱；所述加热装置的定量取水控制设备分别连接所述水箱和所述水泵。
36.可选的，所述加热装置包括：即热式净水机和饮水机。
37.本发明的有益效果为：
38.本发明实施例提供的加热装置及其定量取水控制方法、装置、设备，通过所述目标温度、水箱温度、工作电压、水泵电压流量关系以及比热容计算原理，确定水泵的出水占空比；根据所述水泵的出水占空比和电压流速关系，计算过水量，以根据所述过水量进行定量取水。通过工作电压确定加热功率，在加热功率下，根据比热容计算原理，实时获取目标温度与水箱温度差值，动态获取水泵的出水占空比，从而实现pid调整出水量，提升取水量控制的准确性。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为本发明实施例提供的一种加热装置的定量取水控制方法的流程示意图；
41.图2为本发明实施例提供的一种加热装置的定量取水控制装置的结构示意图；
42.图3为本发明实施例提供的一种加热装置的定量取水控制设备的结构示意图。
具体实施方式
43.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
44.生活水平的提高，使得人们的取水需求逐渐提高，对取水便捷性和定量准确性的要求逐渐增加。例如，相关技术中的取水需求包括泡茶、泡奶、泡咖啡、医药用水、健康用水、婴儿用水等，而取水方式一般为定量取水，例如，采用量杯一次性慢慢等待取水直到出水量到达需要的位置，如300ml或者500ml；或者，一次性慢慢等待取水直到净饮机水壶满等。
45.为了实现自动控制出水量，现有技术中采用自动定量取水方式来控制出水量。自动定量取水方式一般通过是通过计算冷水和热水各自的需求量，并结合转速与流量的关系，不断检测出水量；或，通过计算理论出水时间，来确定出水量。两种方式均间接计算出水量，且，通过平均值来校准出水量，使得出水量计算存在误差。因此，如何提升定量取水的准确性，成为现有技术中亟待解决的技术问题。
46.基于此，本发明实施例提供了一种加热装置的定量取水控制方法、装置、设备及加热装置。
47.实施例一：
48.本发明实施例提供一种加热装置的定量取水控制方法。
49.图1为本发明实施例提供的一种加热装置的定量取水控制方法的流程示意图，参阅图1，本发明实施例提供的方法，可以包括以下步骤：
50.s11、获取目标温度、水箱温度、工作电压和水泵电压流量关系。
51.在一个具体的实现过程中，加热装置可以为家用、商用即热式净水机，也可以为饮水机等任何需要高精度取水的加热取水装置，本实施例中不做具体限定。
52.一些实施例中，获取目标温度、水箱温度、工作电压和水泵电压流量关系，包括：接收取水指令；根据取水指令，获取目标温度、水箱温度、工作电压和水泵电压流量关系。
53.例如，取水指令可以为开始加热指令。可以在水箱设置感温包来实时检测水箱内水体的温度，定义水箱温度为水箱内水体的温度。当判断到需要加热时，获取用户设置的目标温度、水箱温度、工作电压和预设的水泵电压流量关系。
54.其中，水泵电压流量关系，可以根据水泵型号以及工作情况，在出厂前进行确定，拟合水泵电压流量关系曲线，本实施例中不做具体限定。
55.s12、根据目标温度、水箱温度、工作电压、水泵电压流量关系以及比热容计算原理，确定水泵的出水占空比。
56.一些实施例中，可以包括：将目标温度、水箱温度和工作电压，输入到比热容计算公式中，得到初始流量；将初始流量输入到水泵电压流量关系中，得到水泵的出水占空比。
57.例如，比热容计算公式可以为公式(1)：
58.c*(τ
2-τ1)*l＝p*η
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公式(1)
59.参阅公式(1)，其中，c为水的比热容、t2为目标温度，t1为水箱温度、l为初始流量、η为发热体工作效率，p为加热功率。其中，发热体的工作效率根据发热体材质决定，在确定到发热体材质后，发热体的工作效率为固定值本发明实施例中不做具体限定。加热功率由工作电压决定，因此，在确定到工作电压后，可以直接得到加热功率。
60.一些实施例中，为了应对不同的加热需求，可以对加热装置设备不同的工作档位。可选的，还可以包括：计算目标温度与水箱温度的差值；根据差值与水泵的安全工作流量，确定加热装置的工作档位。例如，可以根据差值和水泵的安全工作流量，确定加热装置的工作档位，使得加热功率可以为700w、1400w或2100w等，本实施例中不做具体限定。例如，可以在满足水泵的安全工作流量的前提下，在温度差值大于第一阈值小于第二阈值时，设定加热功率为第一功率(如700w)；在温度差值大于等于第二阈值小于第三阈值时，设定加热功率为第二功率(如1400w)；在温度差值大于等于第三阈值时，设定加热功率为第三功率(如2400w)；其中，第三阈值》第二阈值》第一阈值。通过改变工作电压，可以确定对应的工作档位。
61.在计算得到初始流量后，根据水泵电压流量关系，得到水泵的出水占空比。例如，水泵电压流量关系可以为公式(2)，将初始流量输入到公式(2)中，得到水泵的出水占空比。
62.al＝kx-b
ꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(2)
63.参阅公式(2)，其中，l为初始流量、k为出水占空比系数、x为出水占空比，a、b为常数，用户可以根据实际需求和特性，设置系数，本实施例中不做具体限定。根据公式(2)，可以得到出水占空比。
64.在运行中，通过工作电压确定加热功率，在加热功率下，实时获取目标温度与水箱温度差值，从而动态获取水泵的出水占空比，从而实现pid调整出水量，提升取水量控制的准确性。在进行pid调整中，以温度差值为基准，进行pid调整，具体的pid运行调整过程，可以参阅现有技术，本发明实施例中不做赘述。
65.s13、根据水泵的出水占空比和电压流速关系，计算出水量，以根据出水量进行定量取水。
66.一些实施例中，根据水泵的出水占空比和电压流速关系，计算出水量，包括：将水泵的出水占空比输入到电压流速关系中，得到出水流速；根据出水流速，计算出水量。
67.一些实施例中，根据水泵的出水占空比和电压流速关系，计算出水量，以根据出水量进行定量取水，包括：根据水泵的出水占空比和电压流速关系，对采样时间进行无限小近似求和取积分，计算出水量，以根据出水量进行定量取水。
68.在计算得到水泵的出水占空比后，根据电压流速关系，计算出水流速。其中，电压流速关系可以为公式(3)：
69.mv＝k1x2+k2x+n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(3)
70.在公式(3)中，v为出水流速(ml/s)，x为水泵出水占空比,m、k1、k2、n为常数。根据公式(3)，可以得到出水流速v的计算公式：
[0071][0072]
通过公式(4)，可以得到出水流速v。采集出水时间t，可以得到出水量。根据出水流
速v，可以计算出水量φ：
[0073][0074]
在进行出水量计算时，可以通过标记出水时间t1和t2，从而根据公式(5)，得到在时间t1和t2间的出水量。
[0075]
在本发明实施例中，通过将采样时间无限小近似求和取积分，双重作用提高控制精度(
±
0.1ml)，解决即热式净饮机在复杂工况及大扰动下取水控制精度误差较大问题，达到定量的分段范围扩大，分段间隔更小。本技术中，取水精度可以达到
±
0.1ml。
[0076]
一些实施例中，计算出水量，以根据出水量进行定量取水，包括：计算出水量，判断出水量是否到达目标取水量；若出水量达到目标取水量，则停止出水。
[0077]
随着出水时间的增长，出水量不断变化，当判断到出水量达到目标取水量时，则触发停止出水，从而完成定量取水。其中，目标取水量可以根据需求进行设定，例如，若用户取水用于喂奶，则可以根据需求设定目标出水量为500ml、300ml等；若用户用于泡茶，则可以根据需求设定目标出水量为600ml、200ml等，满足不同定量取水需求，本实施例中不做具体限定。
[0078]
本技术中通过采用pid调节，可以得在复杂工况下，实时获取目标温度与水箱温度差值，从而动态获取水泵的出水占空比，从而实现pid调整出水量，提升取水量控制的准确性。
[0079]
值得说明的是，一些实施例中，可以在加热过程中对发热体功率不做改变，通过固定周期内对温差进行计算判断，周期动态调节出水水泵转速及工作电压，实现温度的稳定控制，从而得到出水水泵对应的占空比。使得升温过程中系统只保留出水流速此单一变量减少数据扰动，实现可靠的温度控制，通过采集温度偏差进行pid运算结果调节水泵工作的占空比，准确定量地取得所需的用水量。
[0080]
值得说明的是，本技术中的水泵可以为12v自吸水泵。
[0081]
一些实施例中，还可以拟合pid调节后的水泵电压流速关系，如，调节后的水泵电压流速曲线，通过比较调节后的水泵电压流速曲线与调节前的水泵电压流速曲线，从而确定流量计算的准确性。其中，误差可以设置为
±
1ml。
[0082]
本发明实施例提供的加热装置定量取水控制方法，通过目标温度、水箱温度、工作电压、水泵电压流量关系以及比热容计算原理，确定水泵的出水占空比；根据水泵的出水占空比和电压流速关系，计算过水量，以根据过水量进行定量取水。通过工作电压确定加热功率，在加热功率下，实时获取目标温度与水箱温度差值，动态获取水泵的出水占空比，从而实现pid调整出水量，提升取水量控制的准确性。
[0083]
实施例二：
[0084]
基于一个总的发明构思，本发明实施例还提供一种加热装置的定量取水控制装置。
[0085]
图2为本发明实施例提供的一种加热装置的定量取水控制装置的结构示意图，参阅图2，本发明实施例提供的装置，可以包括：获取模块21、确定模块22和计算模块23。
[0086]
其中，获取模块21，用于获取目标温度、水箱温度、工作电压和水泵电压流量关系；
[0087]
确定模块22，用于根据目标温度、水箱温度、工作电压、水泵电压流量关系以及比
热容计算原理，确定水泵的出水占空比；
[0088]
计算模块23，用于根据水泵的出水占空比和电压流速关系，计算出水量，以根据出水量进行定量取水。
[0089]
一些实施例中，获取模块21，用于接收取水指令；根据取水指令，获取目标温度、水箱温度、工作电压和水泵电压流量关系。
[0090]
一些实施例中，确定模块22，用于将目标温度、水箱温度和工作电压，输入到比热容计算公式中，得到初始流量；将初始流量输入到水泵电压流量关系中，得到水泵的出水占空比。
[0091]
一些实施例中，计算模块23，用于将水泵的出水占空比输入到电压流速关系中，得到出水流速；根据出水流速，计算出水量。
[0092]
一些实施例中，计算模块23，用于计算出水量，判断出水量是否到达目标取水量；若出水量达到目标取水量，则停止出水。
[0093]
一些实施例中，确定模块，还用于计算目标温度与水箱温度的差值；根据差值与水泵的安全工作流量，确定加热装置的工作档位。
[0094]
一些实施例中，计算模块，用于根据水泵的出水占空比和电压流速关系，对采样时间进行无限小近似求和取积分，计算出水量，以根据出水量进行定量取水。
[0095]
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
[0096]
本发明实施例提供的加热装置定量取水控制方法，通过目标温度、水箱温度、工作电压、水泵电压流量关系以及比热容计算原理，确定水泵的出水占空比；根据水泵的出水占空比和电压流速关系，计算过水量，以根据过水量进行定量取水。通过工作电压确定加热功率，在加热功率下，实时获取目标温度与水箱温度差值，动态获取水泵的出水占空比，从而实现pid调整出水量，提升取水量控制的准确性。
[0097]
实施例三：
[0098]
基于一个总的发明构思，本发明实施例还提供一种加热装置的定量取水控制设备。
[0099]
图3为本发明实施例提供的一种加热装置的定量取水控制设备的结构示意图，请参阅图3，本发明实施例提供的一种加热装置的定量取水控制设备，包括：处理器31，以及与处理器相连接的存储器32。
[0100]
存储器32用于存储计算机程序，计算机程序至少用于上述任一实施例记载的加热装置的定量取水控制方法；
[0101]
处理器31用于调用并执行存储器中的计算机程序。
[0102]
实施例四：
[0103]
基于一个总的发明构思，本发明实施例还提供一种加热装置。
[0104]
本发明实施例提供的加热装置，可以包括：水箱、水泵和上述任一实施例记载的加热装置的定量取水控制设备；水泵连接水箱；加热装置的定量取水控制设备分别连接水箱和水泵。
[0105]
可选的，加热装置包括：即热式净水机和饮水机。
[0106]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
[0107]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0108]
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
[0109]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0110]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0111]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0112]
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0113]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0114]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0115]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。