一种热水壶能效测量仪器的制作方法

本实用新型涉及电器能效测量仪器，尤其涉及一种热水壶能效测量仪器。

背景技术：

电热水壶通过高电阻率的电热丝将电能转化为热能，再利用铝管组成发热管，钎焊固定在发热盘底部，使得温度扩散更均匀，热能从壶底传递到壶内的水中，使水温逐步上升到100摄氏度，沸腾产生的水蒸汽会使蒸汽感温元件的双金属片发生变形，顶开开关触点，从而使电源断开，至此电热水壶的一个加热周期就完成了。

电热水壶由于使用方便简单，加热快等优点，近来在市场上的普及和发展很快，已几乎成为每家必备的家电产品。尽管电热水壶单次煮水过程的电能消耗并不大，但由于电热水壶的功率较大，使用广泛且频繁，从宏观总体而言，提高电热水壶的能效具有重要的节能环保意义。此外，中国是当前世界上的制造大国，也是电热型家电产品生产和出口的第一大国，为确保产品的质量，对产品的结构设计、性能分析和测量技术等都要有所保证。只有在确保产品质量的同时，继续对产品各方面的性能进行优化、改善生产效率，企业才能在日益激烈的竞争中突围而出、站稳脚跟。

国家标准(GBT22089-2008)，要求电水壶的热效率不低于80％，同时给出了热效率的测量标准：将热电偶放置于电水壶内底部中心上方10mm处测量水温。量取额定容积的水并称其质量(M)后全部注入电热水壶中，测量初始水温为T₁(尽可能使初始水温与环境温度一致)。以额定电压供电，当水温达到80℃(T₂)时立即断开电源，计算这一过程的耗电量，通过下式计算热效率：

式中：η是热效率；Q是水升温所吸收的热量，单位为焦耳(J)；W是消耗的电量，单位为焦耳(J)；m是水的质量，单位为千克(kg)；C是水的比热容，C＝4.2×10³J/kg·℃；ΔT为水温的变化量，单位为℃；P是电器的功率，单位为W；t是通电时间，单位为s。

然而，在国家标准基础上对电热水壶的热效率的测量大多先测量温度再结合上述公式计算热效率值，这样不仅人工效率低，还可能造成不必要的计算错误，不利于测量的自动化。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单，使用方便的热水壶能效测量仪器。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种热水壶能效测量仪器，包括主控系统、显示模块、数据储存模块、报警模块、供电开关模块、独立按键模块、继电器输出控制模块、测温模块；

所述主控系统分别连接显示模块、数据储存模块、报警模块、供电开关模块、独立按键模块、继电器输出控制模块和测温模块；

所述测温模块包括处理电路和测温探头1，处理电路和测温探头1之间通过导线4连接，测温探头1通过导线4将温度数据传递给测温模块；

所述独立按键模块用于温度的设定以及总电源的开关切换；

所述继电器输出控制模块用于当温度达到预设值时，切断测温模块的供电电源，并打开报警模块的开关，使其发出蜂鸣音报警；

所述显示模块，用于显示当前温度以及预设的温度；当测量结束时，显示热效率值；

所述数据储存模块用于储存每次测量的温度数据。

所述测温探头1包括一温度传感器和固定底盘2，固定底盘2用于将测温探头的温度传感器固定在电热水壶底部上方10mm处。

所述固定底盘2为圆环形结构，其环内连接有呈X分布的连接筋3；所述测温探头1的温度传感器设置在连接筋3的中心交叉位置上方，距离底部10mm。

所述主控系统为51单片机。

所述数据储存模块采用I2C-BUS的存储器件。

所述报警模块为蜂鸣器。所述导线4的外层为耐高温绝缘材料。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本实用新型包括主控系统、显示模块、数据储存模块、报警模块、供电开关模块、独立按键模块、继电器输出控制模块、测温模块、温度传感；主控系统采用51单片机；在满足国家标准对电热水壶测量要求下，实现测量过程的自动化，快速获得热水壶的热效率值，同时具有数据存储功能，便于数据研究和分析。

本实用新型数据储存模块用于保存测量过程中的数据，方便数据的导出并用于后续的研究。

本实用新型显示模块，用于显示实时的温度，最终所得到的热效率值及相关提示等。

所述的测温探头中采用防水温度传感器代替热电偶，用于测量电水壶中水的实时温度并发送给控制系统；测温探头中的固定底盘2，可将测温探头中的温度传感器固定在电热水壶底部上方10mm处，符合国家相关检测标准，具有定位准确，使用方便等优点。

本实用新型蜂鸣器，用于完成测量或者异常情况时进行声音提示。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为主控系统及与各模块电气连接示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。

实施例

如图1和2所示。本实用新型公开了一种热水壶能效测量仪器，主控系统、显示模块、数据储存模块、报警模块、供电开关模块、独立按键模块、继电器输出控制模块、测温模块、温度传感；

所述主控系统分别连接显示模块、数据储存模块、报警模块、供电开关模块、独立按键模块、继电器输出控制模块、最小系统和测温模块；

所述测温模块包括处理电路和测温探头1，处理电路和测温探头1之间通过导线4连接，测温探头1通过导线4将温度数据传递给测温模块；

所述独立按键模块用于温度的设定以及总电源的开关切换；

所述继电器输出控制模块用于当温度达到预设值时，切断测温模块的供电电源，并打开报警模块的开关，使其发出蜂鸣音报警；预设值为为80℃。

所述显示模块，用于显示当前温度以及预设的温度；当测量结束时，显示热效率值，并在异常时给出相关提示。

所述数据储存模块用于储存每次测量的温度数据。

所述测温探头1包括一温度传感器和固定底盘2，固定底盘2用于将测温探头的温度传感器固定在电热水壶底部上方10mm处。采用温度传感器代替热电偶，可测量电水壶中水的实时温度，并发送给测温模块。

所述固定底盘2为圆环形结构，其环内连接有呈X分布的连接筋3；所述测温探头1的温度传感器设置在连接筋3的中心交叉位置上方，距离底部10mm。

所述主控系统为51单片机。

所述数据储存模块采用I2C-BUS的存储器件，其接口方便，体积小，具有断电保护，遵循二线制协议，可以保存测量过程中的数据，方便数据的导出并用于后续的研究。

所述报警模块为蜂鸣器；在完成测量或者异常情况时进行声音提示。

所述导线4的外层为耐高温绝缘材料。

本实用新型工作原理如下：

将测温探头1放置于电水壶底部，开始加热电水壶中水，同时启动本测量仪器，主控系统读取温度传感器的初始温度T_1，并开始计时，主控系统不断读取传感器当前温度，判断是否达到指定温度T_2，并按一定时间间隔记录温度，当温度达到T_2时系统停止读取温度和计时，调用计算公式η＝Q/W×100％＝(m*c*ΔT)/(P*t)×100％，根据预先设置好的质量m，功率p，比热容c和程序所得的时间和温度计算出热效率值；将热效率值通过显示模块显示出来，并打开蜂鸣器进行报警。

如上所述，便可较好地实现本实用新型。

本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。