一种即热式饮水机的控制系统及方法与流程

1.本发明属于饮水机控制技术领域，特别是涉及一种即热式饮水机的控制系统及方法。


背景技术：

2.现有技术中，无热胆型即热式饮水机的出水方式包括两种：一种靠热水膨胀出水，但这种方式只能加热90℃以上的热水；另外一种通过单片机控制系统来调节水泵流量或加热体功率，控制热水的出水温度，可以加热各种不同温度的热水。通过单片机控制系统加热目前采用是固定流量对应固定加热功率的方式，不能动态调节，出水温度会有波动。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种即热式饮水机的控制系统及方法，通过在逻辑控制模块控制饮水机加热出水的过程中增加pid算法；保证饮水机正常加热的同时，实现了饮水机的热水稳定出水；解决因市电电压不稳、水流波动或加热转换率变化导致的出水温度波动问题。
4.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
5.本发明为一种即热式饮水机的控制系统，包括温度采集模块，所述温度采集模块采集饮水机的出水温度数据；加热模块，所述加热模块用于对冷水进行加热；水流控制模块，所述水流控制模块控制饮水机的出水流速；交互模块，所述交互模块向逻辑控制模块传输开关信号、加热温度设置数据并通过显示屏显示设定温度；逻辑控制模块，所述逻辑控制模块接收温度采集模块的数据以及交互模块的控制信号，所述逻辑控制模块控制加热模块和水流控制模块的运行。
6.优选地，所述温度采集模块包括温度传感器，所述温度传感器采集到温度数据后通过a/d模块转换为数字信号后传输至逻辑控制模块。
7.优选地，所述加热模块包括可控硅和加热电丝，所述逻辑控制模块截取220v市电的有效电压控制加热器的开关和运行功率，通过调节可控硅占空比调节加热电丝的工作功率。
8.优选地，所述水流控制模块包括水泵和控制mos管，所述控制mos管控制水泵的pwm波形，通过调节占空比控制水泵的水流。
9.优选地，所述交互模块采用控制面板，用户通过控制面板启动饮水机、设置加热温度和显示设定温度。
10.一种即热式饮水机的控制方法，包括以下步骤：
11.stp1、待机等待阶段，包括以下子步骤；
12.ss11、饮水机上电后待机，用户通过交互模块输入设定温度；
13.stp2、启动初始化阶段，包括以下子步骤；
14.ss21、软件初始化，完成各个负载初始化，等待用户按键启动；
15.ss22、判断是否第一次按键，若是则控制水泵泵入冷水5秒然后返回步骤ss21；若不是则进入步骤ss23；
16.ss23、控制水泵泵入冷水0.5s，逻辑控制模块根据进水/出水温度差和水流标准流量qn计算加热模块的理论功率p0；
17.ss24、判断理论功率p0是否达到最大功率pmax，若是则进入步骤ss25，若否则进入步骤ss26；
18.ss25、逻辑控制模块控制水流控制模块递减流量q0，逻辑控制模块控制水流控制模块按照流量q0运行，控制加热模块按最大功率pmax运行；然后进入步骤ss27；
19.ss26、逻辑控制模块控制水流控制模块按照标准流量qn运行，控制加热模块按理论功率p0运行；然后进入步骤ss27；
20.ss27、等待时间t后，温度采集模块进行出水温度采集；
21.stp3、调节校准阶段，包括以下子步骤；
22.ss31、逻辑控制模块判断是否为第一次调节循环，若是则进入步骤ss32，若否则进入步骤ss33；
23.ss32、填充温度缓存所有元素，然后进入步骤ss33；
24.ss33、存出水温度入缓存，取缓存内最早温度；
25.ss34、启动pid调节程序，得到功率p1；
26.ss35、逻辑控制模块判断功率p1是否达到加热模块的最大功率pmax，若是则进入步骤ss36；若否则进入步骤ss2
27.ss36、控制加热模块按最大功率pmax运行；逻辑控制模块控制水流控制模块递减流量q1，逻辑控制模块控制水流控制模块按照流量q1运行，然后进入步骤ss38；
28.ss37、逻辑控制模块控制加热模块按功率p1运行；然后进入步骤ss38；
29.ss38、计算出水量；其中，出水量＝积分流量*时间；
30.ss39、判断出水量是否达到目标流量，若没有达到则返回步骤ss27；若达到目标流量则进入步骤ss40；
31.stp4、结束判断阶段，包括以下子步骤；
32.ss40、控制模块控制加热模块停止加热，水泵继续工作1s后停止，完成出水。
33.优选地，所述步骤ss23中的标准流量qn为400ml/min，所述步骤ss27中时间t为0.5s。
34.优选地，所述最大功率pmax为2kw。
35.本发明具有以下有益效果：
36.本发明在在逻辑控制模块控制饮水机加热出水的过程中增加pid算法；保证饮水机正常加热的同时，实现了饮水机的热水稳定出水；解决因市电电压不稳、水流波动或加热转换率变化导致的出水温度波动问题。
37.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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。
39.图1为本发明的一种即热式饮水机的控制系统的系统框图；
40.图2为温度采集模块的系统框图；
41.图3为加热模块的系统框图；
42.图4为一种即热式饮水机的控制方法的流程图；
43.图5为一种即热式饮水机的控制方法的流程图。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
45.请参阅图1-3所示，本发明为一种即热式饮水机的控制系统，包括温度采集模块、加热模块、水流控制模块、交互模块和逻辑控制模块；
46.所述温度采集模块采集饮水机的出水温度数据；所述温度采集模块包括温度传感器，所述温度传感器采集到温度数据后通过a/d模块转换为数字信号后传输至逻辑控制模块；
47.所述加热模块用于对冷水进行加热；所述加热模块包括可控硅和加热电丝，所述逻辑控制模块截取220v市电的有效电压控制加热器的开关和运行功率，通过调节可控硅占空比调节加热电丝的工作功率；
48.所述水流控制模块控制饮水机的出水流速；所述水流控制模块包括水泵和控制mos管，所述控制mos管控制水泵的pwm波形，通过调节占空比控制水泵的水流；
49.所述交互模块向逻辑控制模块传输开关信号、加热温度设置数据并通过显示屏显示设定温度；所述交互模块采用控制面板，用户通过控制面板启动饮水机、设置加热温度和显示设定温度；
50.所述逻辑控制模块接收温度采集模块的数据以及交互模块的控制信号，所述逻辑控制模块控制加热模块和水流控制模块的运行。
51.如图4-5所示，一种即热式饮水机的控制方法，包括以下步骤：
52.stp1、待机等待阶段，包括以下子步骤；
53.ss11、饮水机上电后待机，用户通过交互模块输入设定温度；
54.stp2、启动初始化阶段，包括以下子步骤；
55.ss21、软件初始化，完成各个负载初始化，等待用户按键启动；
56.ss22、判断是否第一次按键，若是则控制水泵泵入冷水5秒然后返回步骤ss21；若不是则进入步骤ss23；
57.ss23、控制水泵泵入冷水0.5s，逻辑控制模块根据进水/出水温度差和水流标准流量qn计算加热模块的理论功率p0；标准流量qn为400ml/min；
58.ss24、判断理论功率p0是否达到最大功率pmax，若是则进入步骤ss25，若否则进入步骤ss26；最大功率pmax为2kw；
59.ss25、逻辑控制模块控制水流控制模块递减流量q0，逻辑控制模块控制水流控制模块按照流量q0运行，控制加热模块按最大功率pmax运行；然后进入步骤ss27；
60.ss26、逻辑控制模块控制水流控制模块按照标准流量qn运行，控制加热模块按理论功率p0运行；然后进入步骤ss27；
61.ss27、等待时间t后，温度采集模块进行出水温度采集，时间t为0.5s；
62.stp3、调节校准阶段，包括以下子步骤；
63.ss31、逻辑控制模块判断是否为第一次调节循环，若是则进入步骤ss32，若否则进入步骤ss33；
64.ss32、填充温度缓存所有元素，然后进入步骤ss33；
65.ss33、存出水温度入缓存，取缓存内最早温度；
66.ss34、启动pid调节程序，得到功率p1；
67.ss35、逻辑控制模块判断功率p1是否达到加热模块的最大功率pmax，若是则进入步骤ss36；若否则进入步骤ss2
68.ss36、控制加热模块按最大功率pmax运行；逻辑控制模块控制水流控制模块递减流量q1，逻辑控制模块控制水流控制模块按照流量q1运行，然后进入步骤ss38；
69.ss37、逻辑控制模块控制加热模块按功率p1运行；然后进入步骤ss38；
70.ss38、计算出水量；其中，出水量＝积分流量*时间；
71.ss39、判断出水量是否达到目标流量，若没有达到则返回步骤ss27；若达到目标流量则进入步骤ss40；
72.stp4、结束判断阶段，包括以下子步骤；
73.ss40、控制模块控制加热模块停止加热，水泵继续工作1s后停止，完成出水。
74.值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
75.另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如rom/ram、磁盘或光盘等。
76.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。