一种智能电水壶及其控制系统与方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及智能家电技术领域，尤其涉及一种智能电水壶及其控制系统与方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展，人类对于自动控制的需求与日倶增，然而要实现自动化控 制是离不开测温技术的，目前测温方式主要有接触式测温和非接触式测温。其中，接触式测 温技术主要包括热敏电阻传感器、热电偶温度传感器、数字温度传感器，这些测温方法在生 产中应用十分广泛，但是也存在一些缺点，如装置的体积太大，适用领域的限制，测量范围 过大而检测精度差，价格成本过高，受外界环境干扰比较大等。
[0003] 热敏电阻温度传感器是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温 度的变化而变化的特性。如国内在2013年10月公开的实用新型专利"热敏电阻测温式电气 火灾监控探测器采样电路"利用热敏电阻参与组成的桥式检测电路检测电器件的温度，并 与运算放大电路以及滤波限幅电路组成温度采样电路，从而达到对电气火灾的监控，但是 这种方案存在一些缺点，如价格成本高，电阻值与温度变化不呈线性关系，需要恒流源供 电，适用环境受限制等。
[0004] 热电偶温度传感器根据两种不同材质的导体组成一个回路，在其接点处所处的温 度的不同而引起的微小的电动势变化，从而得知待测物体的温度。现有技术中，将热电偶的 测量端固定在夹持装置的测力器上，待测物固定在夹持装置的固定部位，测力器提供给热 电偶的测量端一预定的接触力与待测物体表面相接触，测得物体的表面温度，但是灵敏度 比较低，稳定性较差，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影 响，因此不适合测量微小的温度变化。
[0005] 数字温度传感器是将芯片内部传感元件采集到的模拟形式的温度转换为数字形 式的温度，然后被微处理器处理。现有技术中，还通常利用一用于消除温度延迟链最小延迟 影响的时间偏移矫正电路和一时间比较器，通过循环反馈电路提高温度传感器的测温精确 度。虽然新型数字温度传感器有诸多优点，但在实际应用时，由于采用单总线数据传输方 式，对读写的操作时序要求严格、芯片表面要与被测物体紧密接触、易受环境干扰等缺点。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种智能电水壶及 其控制系统与方法。
[0007] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
[0008] 依据本发明的一个方面，提供了一种智能电水壶，包括主控制模块、传感检测模 块、无线通信模块、显示模块和电源模块。
[0009] 所述传感检测模块包括与所述主控制模块连接的温度检测电路和钙离子检测电 路，所述温度检测电路用于实时采集智能电水壶内水温的感应信号;所述钙离子检测电路 用于采集智能电水壶通电瞬间、水温上升和下降到温度检测阈值内水中钙离子浓度的感应 信号；
[0010]所述主控制模块用于根据所述传感模块发送的智能电水壶内水温的感应信号读 取智能电水壶内的实时水温，还用于在通电瞬间读取智能电水壶内水的重量，还用于根据 智能电水壶通电瞬间、水温上升和下降到温度检测阈值时钙离子浓度的感应信号分别读取 对应时刻的钙离子浓度，并执行相应的动作实现智能电水壶内水的软化；
[0011]所述无线通信模块用于发射无线信号，所述主控制模块通过无线信号与外部控制 终端之间进行数据信息传输，实现智能电水壶的远程监控；
[0012] 所述显示模块用于显示智能电水壶内水温和最近一次钙离子检测电路检测的水 中钙离子浓度；
[0013] 所述电源模块用于为所述主控制模块提供电源。
[0014] 依据本发明的另一个方面，提供了一种智能电水壶控制系统，包括所述智能电水 壶，还包括至少一个智能终端，每个所述智能终端均与所述无线通信模块无线连接，用于实 现接收所述主控制模块发送的数据信息并显示，以及向所述主控制模块发送控制命令实现 智能电水壶的远程监控。
[0015] 依据本发明的另一个方面，提供了一种智能电水壶控制方法，包括如下步骤：
[0016] 步骤1:对装有冷水的智能电水壶通电加热，实时检测智能电水壶内的水温，并在 智能电水壶通电瞬间读取智能电水壶内水的质量，以及第一次检测水中钙离子的浓度；
[0017]步骤2 :判断钙离子的浓度是否在预设的范围内，如果是，则执行步骤3，否则执行 步骤4;
[0018] 步骤3:直接加热至水温达到沸点后断电，结束处理流程；
[0019] 步骤4:加热至水温达到预设的温度检测阈值，第二次检测水中钙离子的浓度，并 判断其是否在预设的范围内，如果是，则返回步骤3;否则，根据第二次检测的钙离子浓度和 水的质量计算软化所需加热时间，继续加热并开始计时，进入步骤5;
[0020] 步骤5:加热至水温达到沸点，判断所述软化所需加热时间是否结束，如果是，则直 接断电；否则，继续加热至所述软化所需加热时间结束再断电；
[0021] 步骤6:待水温降至所述温度检测阈值，第三次检测水中钙离子浓度，并判断其是 否在预设的范围内，如果是，则结束处理流程;否则，根据第三次检测的钙离子浓度和水的 质量计算新的软化所需加热时间并替代原软化所需加热时间，开始计时，并返回步骤5。
[0022] 本发明的有益效果是:本发明的一种智能电水壶及其控制系统与方法，通过增加 温度检测电路一方面实现对水温的精确测量，另一方面控制钙离子检测电路工作状态从而 实现自来水的自动软化以及自动断电；增加无线通信模块实现智能终端对数据参数的远距 离智能控制，结构简单，功耗低，响应速度快，非常适合大面积推广使用。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明的一种智能电水壶结构示意图；
[0024] 图2为本发明的一种智能电水壶控制系统结构示意图；
[0025] 图3为本发明的一种智能电水壶控制方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0026] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0027] 实施例一、一种智能电水壶控制系统，下面将结合附图1对本发明的一种智能电水 壶控制系统进行详细介绍。
[0028] 如图1所示，一种智能电水壶结构示意图，包括主控制模块、传感检测模块、无线通 信模块、显示模块和电源模块。
[0029] 其中，所述传感检测模块包括与所述主控制模块连接的温度检测电路和钙离子检 测电路，所述温度检测电路用于实时采集智能电水壶内水温的感应信号;所述钙离子检测 电路用于采集智能电水壶通电瞬间、水温上升和下降到温度检测阈值内水中钙离子浓度的 感应信号。
[0030] 这里，所述温度检测电路主要采用的是工作范围在-40~+125°C，精确度高达0.5 °C的MLX90614系列的红外温度传感器，该红外温度传感器具有体积小、成本低、易集成、精 度高、适用于不同应用领域的多种封装方式和测量方法等优点，通过测量智能电水壶壶壁 温度进行自来水温度采集，从而得到精确的水温。
[0031] 所述的钙离子检测电路主要采用半导体钙离子传感器，该传感器可以快速、准确、 有效的分析检测水中钙离子的浓度，从而估算出自来水的硬度，自动设置沸腾时间，实现自 来水的智能软化功能。
[0032] 所述主控制模块用于根据所述传感模块发送的智能电水壶内水温的感应信号读 取智能电水壶内的实时水温，还用于在通电瞬间读取智能电水壶内水的重量，还用于根据 智能电水壶通电瞬间、水温上升和下降到温度检测阈值时钙离子浓度的感应信号分别读取 对应时刻的钙离子浓度，并执行相应的动作实现智能电水壶内水的软化。这里，所述主控制 模块通过重量传感器检测装有水的智能电水壶的总重量，然后减去智能电水壶自身重量， 间接得到智能电水壶内水的重量。
[0033] 所述主控制模块采用RAM32 DEM0板，型号为RAM32F103C8，该芯片是超低功耗微处 理器，有高达128K字节的闪存和SRAM20字节，提供了两个12位的ADC，3个通