即热式饮水机控制方法和装置与流程

本发明涉及一种即热式饮水机控制方法，本发明还涉及一种即热式饮水机控制装置。

背景技术

即热式饮水机是一种通过例如电加热管等加热元件来快速加热流水的饮水机。对于饮用水，受其功用不同，对水温会有不同的要求，例如直饮，只需要将水加热至适合用户口感的温度。如果用于冲泡茶叶，对于不同的茶叶，对水温也会有不同的要求，例如绿茶的冲泡温度为80~85℃，红茶冲泡温度为95℃，因此对于即热式饮用水，因需求不同，对出水温度也会有所不同。即便是直饮，不同的人对水温也会有不同的要求。

现有即热式饮水机，普遍配有独立的控制面板，控制面板上普遍设有一个屏和若干按键，通过按键设置出水温度，并由屏进行显示。对于按键，普遍是每按一下，相适应的设定温度加一或者减一。从前述的内容中可见，对于不同的功用，对即热式饮水机的出水温度要求不同，前一应用与后一应用间的温度差可能会比较大，单纯的使用按键进行调整，耗时比较长。另外，从实际应用的角度看，能够实时显示出水温度和设定温度的屏，其在即热式饮水机中配置的必要性并不是很大，一方面饮水机对温度并没有非常高的精度要求，另一方面，屏的成本比较高，也属于故障率相对较高的器件。

典型地，如中国专利文献cn204950555u，所公开即热式开水机即具有独立的操作面板和显示面板，其控制面板至少设有出水开关、调温面板，显示部分因其需要显示的内容比较多，也需将其配置为显示屏，也就会出现前述的显示屏常见的问题。

发明人经过调研发现，用户常用的出水温度数量通常都小于等于7个，并且这些温度值所属区间相对较宽，使用例如按键所进行的连续操作相对比较繁琐。此外，另有一个事实并不为本领域的技术人员所注意，就是出水温度的精度要求并不高，例如用户口感温度，感觉舒适的温度往往是一个区间，而不是一个温度值。同样，对于例如冲泡茶叶、奶粉等的热水温度，也并不要求用于供水的即热式饮水机具有严格的出水温度值。实际上，例如从热水器倾倒入某一容器中的热水，倾倒过程中就会有大量的热量损失，例如100℃的热水从热水壶倒入水杯内，即便是周围环境在标准条件下，杯内水也会有至少5℃的温降，对于饮用水，过分强调精度并无实际意义，反而会增加设备成本和不必要的控制逻辑。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种控制相对简单的即热式饮水机控制方法，本发明还提供了一种即热式饮水机控制装置。

依据本发明的一个方面，提供一种即热式饮水机控制方法，提供一旋转器件，给定该旋转器件一组转角位，为每一转角位预设一个出水温度；

提供一组指示灯，指示灯的数量与转角位的数量一一对应，当旋转器件旋转到给定的转角位时，相应的指示灯被点亮。

上述即热式饮水机控制方法，可选地，旋转器件为旋转编码器、电位器、旋转电容器或旋转电阻器。

可选地，所述旋转编码器为旋转编码开关，该旋转编码开关送出的开关量用于出水开关控制：

第一控制方法：即热式饮水机上的水泵基于所述开关量进行状态翻转；或

第二控制方法：即热式饮水机上的水泵响应开关量开启，延时第一给定时间后关闭。

可选地，旋转编码开关上的开关被持续按压等于或超过第二给定时间时，停止对出水温度调整和对出水开关控制的响应，记为锁定状态；

若旋转编码开关上的开关再被持续按压等于或超过第三给定时间时，解除锁定状态。

可选地，锁定状态时，全部的指示灯都被点亮。

可选地，所应用即热式饮水机的开关机控制方法为：

第一开关机方法：使用即热式饮水机电源开关进行其开关机控制；

第二开关机方法：监测旋转编码开关，在关机或开机状态下，若开关量状态保持给定转角量时，开关机状态翻转；或

第三开关机方法：若在第一设定时间内无操作，即热式饮水机进入休眠状态，若监测到旋转编码开关旋转和/或按压，则唤醒即热式饮水机；若休眠状态持续第二设定时间，则即热式饮水机关机，在关机状态下，若开关量状态保持给定转角量时开机。

可选地，提供独立的出水状态指示灯以显示出水状态。

可选地，在即热式饮水机的出水管上设有温度传感器，采样当前出水温度；

比较当前出水温度与当前转角位所对应的预设的出水温度，以闭环的控制当前出水温度趋同于当前转角位所对应的预设的出水温度。

依据本发明的另一个方面，提供一种即热式饮水机控制装置，包括：

旋转器件，基于旋转而产生与其转角位相对应的第一电信号；

控制器，连接所述旋转器件，接收所述第一电信号，根据预设的出水温度与第一电信号的对应关系，输出第一控制量和第二控制量；

第一驱动电路，连接所述控制器，根据第一控制量驱动加热元件，以获得预定的出水温度；

第二驱动电路，连接所述控制器，并输出连接多个指示灯，指示灯的数量与转角位的数量一一对应，以根据第二控制量点亮与当前转角位相对应的指示灯。

上述即热式饮水机控制装置，可选地，所述旋转器件为旋转编码开关，而基于按压输出第二电信号；

控制器接收第二电信号，而输出控制水泵的关停。

可选地，控制器的供电电路设有滤波电容。

根据本发明的实施例，基于旋转器件的转角而确定给定数量的转角位，并预先确定转角位与出水温度的对应关系，而使用旋转器件控制出水温度，所适配的出水温度控制结构非常紧凑。转角位与指示灯一一对应，指示灯属于故障率非常低的器件，不容易失效。按照背景技术的描述，出水温度实际应用的点位并不多，对指示灯数量的要求也并不多，少量的几个指示灯完全可以满足生活用水的需要，其成本也远低于屏的成本。

附图说明

图1为一实施例中即热式饮水机的上盖板侧结构示意图。

图2为一实施例中即热式饮水机控制电路的原理框图。

图3为出水温度指示灯及其驱动电路电气原理图。

图4为一种旋转编码开关的电气原理图。

图5为一实施例中mcu接线图。

图6为一实施例中指示灯驱动电路和mcu的接口电路原理图。

图7为一实施例中水泵驱动电路原理图。

图中：1.上盖板，2.出水温度指示灯，3.旋钮，4.出水状态指示灯。

具体实施方式

图1所示为一种即热式热水机的上盖板结构侧结构示意图，相关产品已申请外观设计专利，但由于在本发明中，即热式热水机的外形结构与其出水控制无关，图1也仅示意性的给出相关某一产品的局部外形图。

图1显示出七个出水温度指示灯2和一个出水状态指示灯4，其中出水状态指示灯4可以省略，出水状态直接由出水口的出水状态即可被用户看到。不过对于即热式热水机，所谓即热，实际上无法做到理想的即热，一般在按压出水开关后，会有一定的时间延迟才能够出水，在于即便是即热式设备加热速度快，但也需要一个时间，关于前述的时间延迟，目前做得较好的可以控制在5s以内，在此条件下，出水状态指示灯4仍然有其存在的价值，用于表示水泵已经开启，出水管道的水处于被送出前的加热状态，因此，在优选的实施例中，出水状态指示灯4仍然需要配置。

另，在图1所示的结构中，还存在一个旋钮3，旋钮3作为外部操作用的手轮，用于与内置于壳体内的旋转器件的作动杆相连接，关于旋转器件，可以选择旋转编码器、电位器、旋转电阻器、旋转电容器中的一种。这些器件有一个共同点，都能够改变电路中的某一个量，例如电位器，其实质也算是一种阻值可变的电阻元件，在某种程度上也可以理解为旋转电阻器。电位器应用在电路中，其作用是获得与输入电压成一定关系的输出电压。除了旋转编码器，其余的器件均属于模拟量器件，旋转编码器属于数字量器件，可以输出脉冲，根据脉冲数来确定旋转的角度。

关于以上的旋转器件，旋转角度与输出信号均存在确定的对应关系，因此，根据该对应关系，可以由例如控制器对其进行运算，而确定出旋转角度，再适配出控制量，以控制与旋转角度有给定关系的元器件。

关于出水温度控制的实现，在没有控制器的电路中也可以实现，但由于例如即热式饮水机水箱的当前水温不确定，使得没有控制器的电路实现相对困难。

另，对于例如直接采用旋转电阻器以改变水泵驱动电路输出功率的方式，旋转电阻器的变动是连续的，而对于多个出水温度值，其实际分布在一个较大的区间内，并且预定的出水温度值之间的分布并不是均匀的，采用非控制器控制方式，会造成旋转电阻器的控制相对比较困难。

而在有控制器的即热式饮水机控制装置中，对于出水温度数与旋转器件的转角位，则可以直接采用一一对应的方式，旋转器件的转角位可以分布的比较均匀，关于出水温度的控制，可以直接由控制器响应所得到的转角位而确定水泵驱动电路的驱动功率。

首先，单纯从口感的角度考虑，实际上饮用水口感最佳的温度在10℃左右（微凉）；但是口感好不代表就会有益于身体健康，水温太低时，容易造成胃部痉挛，适于大多数人直接饮用的水的水温在25~30℃；有些人喜欢饮用温度稍高的水，但直接饮用高于50℃就会损伤口腔黏膜、食道、胃黏膜。较高温度的水适于冲泡咖啡（约88℃）、奶粉（40~50℃）、茶叶（种类角度，适宜温度也各不相同）等。

注：以上所涉及出水温度，以即热式饮水机水桶或者其他容器内的水为纯净水、熟水、直饮水等为基础，即不是必须再行加热到81℃（灭菌温度）以上才能饮用。

实际上，作为饮用水的供水设备，即热式饮水机所提供饮用水的出水温度值数量并不需要太多，一般有五个即可满足日常生活需要，最多为七个，在图1所示的结构中，出水温度指示灯2有七个，在出水温度指示灯2的边侧的上盖板1上标识所对应的出水温度。用户在使用时可以直接将旋钮3旋转到给定的转角位，相应的出水温度指示灯2被点亮。

对于出水温度指示灯2与旋转器件的转角位，需要预先确定出对应关系，例如旋钮3的起始位为常温位，没有出水温度指示灯2被点亮，或者说出水温度指示灯2全灭。从起始位开始，每转给定角度，例如30度，就会有一个出水温度指示灯2被依序点亮，到210度时，可以作为旋钮3的终止位，最后一个出水温度指示灯2被点亮。

关于出水温度指示灯2，在一些实施例中，其点亮可以与相应转角位一致，即在相应的转角位时，与其对应的出水温度指示灯2被单独点亮，其余出水温度指示灯2全灭。在一些实施例中，被点亮的出水温度指示灯2既包括当前的与转角位相应的出水温度指示灯2，还包括了此前已经被点亮的出水温度指示灯2，即在从起始位转动的过程中被点亮的出水温度指示灯2保持常亮，反向旋转时，所经过转角位所对应的出水温度指示灯2灭。

简而言之，在上段的实施例中，从起始位到当前位之间的出水温度指示灯全部被点亮。不过在一些实施例中，只需要与当前转角位所预先配对的出水温度指示灯2被点亮即可。

通过以上的描述可知，在本发明的实施例中，关于即热式饮水机控制方法，需要预先将旋转器件的转角位与出水温度的对应关系储存到例如即热式饮水机的控制器中（即热式饮水机往往不需要太大的存储器，对于较小的存储器通常会被集成在控制器中）。转角位与出水温度一一对应，或者说配对，记为一对，适配图1所示的出水温度指示灯2的数量，共有七对。

图2所示，旋转器件采用旋转编码开关，旋转编码开关是旋转编码器的一种，可以直接输出数字脉冲，其具有确定的0位，并可以根据管脚信号确定其正反转。旋转编码器属于高精度传感器，能够准确的获得其转动部分的转角，旋转编码器有一个作动杆，可以直接与如图1所示的旋钮3连接。

图2中，mcu接收旋转编码开关送出的脉冲，而能够确定其转角，根据签署的内容可知，在旋转编码开关转角确定的条件下，调用mcu中存放或者外置存储器存放的对应关系，即转角位与出水温度指示灯2的对应关系，而确定点亮哪个或者哪些出水温度指示灯2。如前所述，出水温度指示灯2则在旁边预先标识了所对应的出水温度。

出水温度指示灯2及其驱动电路可见于附图3，其驱动电路驱动led1~led8的芯片tm1650，其中7个led为出水温度指示灯2，剩余一个led为出水状态指示灯4。

型号为tm1650的芯片是led驱动的专用芯片，其内部集成有与图2中mcu连接的输入输出控制数字接口，如管脚2和3所对应的scl和sda所适配的接口，并且tm1650还配有数据锁存器、led驱动和辉度调节器等电路，性能稳定，抗干扰能力强。

mcu通过数字接口将确定的需要被点亮的led发送给tm1650，tm1650驱动对应的led。

关于旋转器件，如前所述，优选具有开关功能的旋转器件，其中的开关功能与旋转功能不能互斥，例如某些旋转器件，在旋转的起始位包含了一个开关，这与本发明的构思互斥。目前市售的旋转编码开关中的开关与旋转在功能上不相互排斥，在旋转编码开关的任一转角状态时，都可以通过按压的方式进行开关控制。

图4所示是一种无极性旋转编码器的电气原理图，可以正反转无极性旋转，mcu通过检测p1in引脚和plout引脚的输入信号状态判断当前是正传还是反转，通过检测rst引脚接口的信号电平判断按键是否按下。

图4所示的旋转编码开关为code编码器，在一些产品中可以使用型号为re2801xb-h01编码器开关。市售的编码器开关从0.1元~1.00元不等，整体价位不高，使用时只需要为其配置一个与即热式饮水机外壳相适配的旋钮3即可。

在前述的内容中主要描述旋转器件的旋转与出水温度指示灯2的关联，在前述的内容中还涉及到旋转编码开关的使用，旋转编码开关除了可以提供旋转量，还可以提供开关量，即把旋转量和开关量集成在一个器件上。其中的开关量可以用于控制水泵的启停，如图2所示，如此一来可以使即热式饮水机的外观更加简洁，并且可以直接操控旋钮3，例如按压出水，再次按压停水等操作，操作的便利性更好。

关于开关量，通过如图2和4中的rst脚接入到mcu，然后由mcu控制水泵驱动电路，关于水泵的控制，主要是启停控制，在一些实施例中，即热式饮水机上的水泵基于所述开关量进行状态翻转，如前所述，按压一次旋钮3，水泵供水，在按压一次，水泵停水，这种方式可以由用户自行控制出水量。

在一些实施例中，即热式饮水机上的水泵响应开关量开启，延时第一给定时间后关闭，即每次按压旋钮3，都会泵出一定量的水，每次出水量由系统自动确定，例如推荐水量，减少人为的浪费。

关于推荐水量，成人每次饮水200ml为宜，可以设定每次出水量为200ml。

关于即热式饮水机的控制方法，在其控制装置相对简练的条件下，还可以复用某些接口或者电路，例如对于旋转编码开关中的开关，点动时用来控制水泵的启停，较长时间按压时来控制其它。由mcu扫描如rst端口，如果是点动，则用于控制水泵启停，如果是rst端口状态保持较长时间，例如5s或者5s以上，则可以将系统锁定，具体是旋转编码开关上的开关被持续按压等于或超过第二给定时间时，停止对出水温度调整和对出水开关控制的响应，记为锁定状态；锁定状态主要是避免例如儿童烫伤，可以记为童锁。

关于锁定状态的解除，在一些实施例中，若旋转编码开关上的开关再被持续按压等于或超过第三给定时间时，解除锁定状态。

第三给定时间可以设定为例如3s或者5s。

锁定状态可以有独立的指示灯进行指示，也可以复用某些指示灯，以简化结构，例如在锁定状态时，全部的指示灯都被点亮，也可以是部分指示灯被点亮。

在图1所示的结构中，还存在一个出水状态指示灯4，图中所示出水状态指示灯4是一个具有三角形灯罩的灯，被装配在即热式饮水机外壳的一个角上。

关于水温的具体控制方法，在即热式饮水机的出水管上设有温度传感器，采样当前出水温度；

比较当前出水温度与当前转角位所对应的预设的出水温度，以闭环的控制当前出水温度趋同于当前转角位所对应的预设的出水温度，即若当前出水温度高于预设的出水温度，则降低加热管的功率，如果当前的出水温度低于预设的出水温度，则提高加热管的功率。

关于例如加热管等电加热元件，在图中未示出，例如加热管等电加热元件是即热式饮水机上的固有配置，在此不再赘述。

参见附图2所示的即热式饮水机控制装置的原理框图和附图3~6中的电气原理图，即热式饮水机控制装置包括：

旋转器件，基于旋转而产生与其转角位相对应的第一电信号；

控制器，连接所述旋转器件，接收所述第一电信号，根据预设的出水温度与第一电信号的对应关系，输出第一控制量和第二控制量；

第一驱动电路，连接所述控制器，根据第一控制量驱动加热元件，以获得预定的出水温度；

第二驱动电路，连接所述控制器，并输出连接多个指示灯，指示灯的数量与转角位的数量一一对应，以根据第二控制量点亮与当前转角位相对应的指示灯。

在图6所示的接口电路中可见，控制器的供电电路设有滤波电容，以保证供电的稳定性。

关于即热式饮水机的开关机控制，在一些应用中，可以选择相对常规的开关机方式，即为其电源电路设置一个例如按钮开关，直接使用按钮开关控制电源电路的通断。该种方式整体上可以节能。

在一些应用中，为了简化整体的结构，开关机控制仍然由旋转编码开关来实现，在这些实现中，因需要监测旋转编码开关的操作，某些器件仍然处于实时工作的状态，只是大部分器件处于休眠状态，耗电量稍大，但整体结构更简洁。

具体地，在一些应用中，由控制器监测旋转编码开关，在关机或开机状态下，若开关量状态保持给定转角量时，开关机状态翻转，即若是关机状态，则开机，若为开机状态，则关机。

其中，开关量状态保持给定转角是指，按压下旋转编码开关的同时转动旋转编码开关的作动轴，以按压状态下连续转动的角度大于等于预设角度为条件。预设角度最好大于十度，以减少无操作，但不宜过大，小于三十度为宜，过大时，操作的便捷性会降低。

在一些实现中，结合休眠进行开关机控制，具体是：若在第一设定时间内无操作，即热式饮水机进入休眠状态，若监测到旋转编码开关旋转和/或按压，则唤醒即热式饮水机；若休眠状态持续第二设定时间，则即热式饮水机关机，在关机状态下，若开关量状态保持给定转角量时开机。

通过前述的内容可知，在本发明中，由于基于旋转编码开关的即热式热水器，其操作都集中在旋转编码开关上，操作类型主要是按压和旋转或者两个的复合，因此，关于上段的无操作，即既没有按压，也没有旋转或者两者复合的操作。