专利名称：健康节能饮水机的制作方法
技术领域：
本发明是以健康节能为目标，基于可编程逻辑器件(CPLD， Complex Programmable Logic Device)进行饮水机的重新构建与控制逻辑的设计。本产品专为家庭和办公室的使用者设计， 采用多种技术以最大限度满足不同使用者的需求，具有实用价值。
背景技术：
目前，大多数家庭和办公室用的饮水机主要存在两个方面问题 一是不能调节水温，没 有保温功能。使用者每次只能得到IO(TC的开水，想要得到可以饮用的温水必须自己想办法冷 却，使用极不方便；二是存在"千滚水"的问题。为保证用户随时可以得到开水，通常的饮 水机将部分水反复烧开。煮沸过久或多次煮沸水中不挥发性物质如钙、镁等重金属成分和亚 硝酸盐含量很高，久饮这种水会干扰人的胃肠功能，造成机体缺氧，出现头晕、头痛、心慌、 胸闷、恶心、呕吐、腹痛、腹泻等状况。
经抽样调査发现大多数人饮水的水温需求在30 8(TC之间。此外，经过一定的市场调査 和资料调研发现，冲泡茶或咖啡之类饮用品的开水水温以8(TC为最佳。综合上述情况，本发 明设计的饮水机将水仅烧开一次，解"千滚水"带来的健康问题；并增加了保温功能，保温 温度范围可设定为3(T8(rC，步进为5i:，解决不同人群对饮用水水温的需求；同时具有强制 加热模式来满足用户泡制茶类和咖啡的需求。
在健康以及节能成为时代主题的形势下，本发明采用一系列技术措施，实现了饮水机诸多 方面的健康节能。
发明内容
技术问题本发明设计的健康节能饮水机关注健康、节能这两大主题，解决了 "千滚水" 以及用户对饮用水水温差异化需求的问题。
技术方案本发明设计的健康节能饮水机包括三个顺序串联连接的水箱和连接这三个水箱 的管道以及控制器；其中，第一水箱为进水端，用于装没有烧过的生水；第二水箱用于烧开水， 使用过程中直接将注入水箱的生水烧开，烧开后就断开电源等待下次注水；第三水箱设有出水 口，有保温功能，并具有多档可调节水温控制器，在水位不满的时候就抽入已经烧开的水，用 于满足使用者对不同水温的需求；从冷水区到开水区水的传输控制器件为微型潜水泵，从开水 区到温水区水的传输控制器件为电磁阀；控制器自动控制整个饮水机的工作。
主控模块选用可编程逻辑器件CPLD用于系统所有信号的收集、逻辑处理及控制信号的 形成、输出，实现饮水机各个工作状态切换；
来人检测模块利用光电开关采集是否有人经过的信号传输给CPLD进行逻辑分析；
水位检测模块在每个水箱中限定的水位处插入金属探针，利用水和大阻值电阻的分压， 来判断是否到指定水位；每个水箱都输出两个分别指示高、低水位的信号给CPLD;温度检测模块使用直接输出数字量的集成温度传感器芯片DS18B20，用CPLD与其通信得 到满足需要精度的温度；
继电器控制模块CPLD控制输出高低电平，经三极管放大，作为控制继电器的控制信号， 控制温水箱、热水箱、潜水泵的220V交流工作电源，决定其是否工作；此外，在电磁阀直流 12V工作电源回路中也加入继电器，CPLD提供的继电器控制信号经放大后控制电磁阀工作与否；
人机交互模块接收来自于CPLD的控制信号，通过液晶屏和彩色LED直观显示系统当前 工作状态；通过面板上的若干按键反馈信号给CPLD设定系统工作状态。
所述的控制器中
水位检测模块水位探针连接导线，经过电阻分压和比较器LM339，比较器输出连接主控 模块CPLD的IO口，给CPLD提供各水箱当前水位信号，分别表示二个水箱的高、低水位信号；
温度检测模块数字型传感器DS18B20采用1-Wire接口 ，此数据线连接主控模块CPLD的 I/O 口 ，给CPLD芯片提供实时数字温度数据；
来人检测模块光电传感器输出信号经过比较器LM339判断后输出高低电平，接入主控模 块CPLD芯片10 口 ，以判断是否有人靠近；
继电器控制模块主控模块CPLD根据输入的水温、水位、来人与否等信息及预设的控制 逻辑产生控制输出信号，经三极管放大后作为继电器控制模块各个继电器的控制输入信号，控 制温水箱、热水箱、潜水泵的220V交流工作电源和电磁阀12V直流工作电源，决定其是否工 作；
人机交互模块形象显示温度的彩色LED指示灯直接与主控模块CPLD的I/O 口相连，显 示、闪烁、循环等动作由CPLD直接控制。液晶模块的所有显示信息均由CPLD芯片直接提供。 输入按键的信号直接连接到CPLD外接的I/O端口 ，直接输入信号给CPLD作为控制信号。
所述的控制器中主控模块CPLD的控制逻辑为-
控制器主控模块CPLD输入信号有1)生水区、加热区和保温区水位高、低信号；2)保 温水箱以及热水箱的温度检测芯片DS18B20的温度反馈信号；3)来人检测模块光电传感器的 来人检测信号；4)用户交互面板上的Reset按键、Force按键、Smart按键、SetDown按键、 SetUp按键信号；
输出信号有1)加热水箱加热信号；2)保温水箱加热信号；3)潜水泵控制信号；4)电 磁阀控制信号；5)液晶显示模块控制信号；6)流水灯控制信号；
控制器主控模块CPLD的控制逻辑设计采用状态机理论，实现了一个多输入多输出系统， 根据系统运行特性，系统运行状态分成4种报错状态、待机状态、智能保温状态、强制加热 状态；
报错状态出现在系统出现错误的情况下，包括1)对于同一个水箱检测到高水位信号而 没有检测到低水位信号；2)温度检测显示长时间超过10(TC。
在报错状态下，流水灯全灭、潜水泵关闭、电磁阀关闭、保温水箱加热关闭、加热水箱加 热关闭、液晶屏状态栏显示error,系统从错误状态跳转至智能保温状态只能通过用户交流面 板上的Reset按键；
待机状态出现在如下情况下，包括1)来人检测信号超过一小时持续表示无人；2)三个 水箱水位检测全为低；
在待机状态下，流水灯全灭、潜水泵关闭、电磁阀关闭、保温水箱加热关闭、加热水箱加热关闭、液晶屏状态栏显示Hold,系统从待机状态跳转至智能保温状态的条件为1)来人检 测信号传递表示有人的信号；2)在生水区加水改变三个水箱均是低水位的情况；
强制加热状态出现在系统处于智能保温状态时候，用户按下Force键之后；
在强制加热状态下，保温水箱全力加热、液晶屏状态栏显示Force,加热水箱、潜水泵和 电磁阀均遵循智能状态下的工作方式；
系统从待机状态跳转至智能保温状态的条件为1)用户按下面板上的Smart键；2)保温 水箱的温度检测到达80'C;
除了待机状态、报错状态、强制加热状态，系统均处于智能保温状态；
智能保温状态根据开水区水是否烧开分为两种工作模式；
工作模式一开水区已烧开
加热水箱不加热
保温水箱检测温度高于维持在用户设定的温度或者保温区水位低时，保温水箱不加热，如 果保温水箱检测温度低于用户设定温度且保温区水位不是低时，保温水箱加热， 流水灯固定显示，根据加热区温度，温度越高盏数越多， 潜水泵关，
在保温水箱不满的情况下，打开电磁阀将加热水箱烧开的水加入温水区，直到温水区水位 满或者开水区水位低，
在生水区水位低时，系统提示加水，液晶屏上的提示栏显示"Add",
持续保持此状态24小时，系统提示换水，液晶屏上的提示栏显示"Change", 如果开水区水位低，则刷新烧开信号； 工作模式二开水区未烧开
加热水箱水位不为低的时候持续加热，如果加热水箱温度检测95'C以上持续30秒，提供 烧开信号，
保温水箱检测温度高于维持在用户设定的温度或者保温区水位低时，保温水箱不加热；如 果保温水箱检测温度低于用户设定温度且保温区水位不是低时，保温水箱加热；
流水灯滚动闪烁让用户直观感觉加热水箱在工作，根据加热区温度，温度越高盏数越多， 电磁阀关，
在加热水箱不满的情况下，打开潜水泵将生水区的水抽入加热水箱，直至加热水箱满或者 冷水区水位低，
在生水区水位低时，系统提示加水，液晶屏上的提示栏显示"Add"。 有益效果
1. 实现满足不同使用者的需求，可以随意调节保温温度。
目前，大多数人对水温的要求在18 45'C之间，而大多数家庭和办公室用的饮水机不可以 由用户设定保温温度，只能得到IO(TC的开水，使用极不方便。为此我们的设计中保温温度范 围可设定为3(T8(TC，步进为5。C，满足多样化的保温要求。因为8(TC的水温最适合泡茶或者 咖啡，在此温度下不会影响其中的营养成分。因此用户需要的最高设定水温为8(TC。
2. 实现强制加热，使人们在智能模式下也可以得到泡茶温度的水。
普通饮水机在用户需要泡茶时只能将水重复烧开，据调查数据显示8(TC的水温最适合泡茶 或者咖啡，而在此温度下不会影响其中的营养成分。所以重复烧开是完全没有必要的。我们特别设定了强制加热按键，使用户可以得到泡茶温度的水。
3. 实现健康饮水，仅烧开一次，避免千滚水。
因煮沸过久或多次煮沸水中不挥发性物质如钙、镁等重金属成分和亚硝酸盐含量很高。久 饮这种水，会干扰人的胃肠功能，造成机体缺氧，出现头晕、头痛、心慌、胸闷、恶心、呕吐、 腹痛、腹泻等状况。我们的设计中的烧开区域与保温区域完全隔离彻底杜绝了出现千滚水的可 能性。
4. 长时间烧开的水饮用完，提示换水。
据科学调查显示，长时间烧开久置达24小时的水会对健康造成影响。本发明设计的饮水 机在水烧开24小时会自动提示用户更换水，促使用户养成健康饮水的习惯。
5. 节能，来人检测的应用。
使用者长期不在饮水机附近的时候，饮水机会自动转入待机状态，节约能源使用。
图1是饮水机设备结构示意图。
图2是饮水机硬件结构框图。
图3是饮水机控制器功能模块划分示意图。
图4是饮水机控制面板示意图。
图5是冷水区到开水区水泵的工作流程图。
图6是开水区到温水区水阀的工作流程图。
图7是温水区加热水箱的工作流程图。
图8是总外部电路示意图。
具体实施例方式
整个饮水机包括三个容积为1.2L的水箱和连接这三个水箱的管道构成。采用这种三水箱 结构的目的是要满足使用者对水温的要求，保持生水与开水分开。其中，第一个水箱用于装没 有烧过的生水；第二个水箱用于烧开水，使用过程中直接将注入水箱的生水烧开到IO(TC,烧 开后就断开电源等待下次注水；第三个水箱有保温功能，并具有多档可调节水温控制器，在水 位不满的时候抽入已经烧开的水，用于满足使用者对不同水温的需求。从冷水区到开水区水的 传输控制器件为微型潜水泵，从开水区到温水区水的传输控制器件为电磁阀。设备结构图见附 图1。
本发明设计的健康节能饮水机检测与控制系统采用模块化的设计，模块划分见附图3。 主控模块，为高性能的可编程逻辑器件CPLD，用于系统所有信号的收集、逻辑处理及控制
信号的形成、输出，实现饮水机各个工作状态的功能切换，
来人检测模块，利用光电开关采集是否有人经过的信号传输给CPLD进行逻辑分析。 水位检测模块，每个水箱都具有检测高低水位的两个信号传输给CPLD。水位信号的采集采
用的方法是在水箱中限定的水位处插入金属探针，利用水和大阻值电阻的分压，来判断是否
到指定水位。
温度检测模块，使用直接输出数字量的集成温度传感器芯片DS18B20，此芯片的成本并不 高，并且精度高，仅需要占用一个I/0端口，用CPLD与其通信可以得到满足需要精度的温度。主控模块CPLD控制流水灯以及液晶屏实现系统状态显示。 一排8个LED灯显示加热区的 大概温度和加热状态。加热时灯闪烁，不加热时灯稳定发光，给用户一个直观的印象。液晶屏 显示当前保温区的温度以及用户设定的温度，并显示当前的系统的状态(待机、错误以及正常) 以及需要用户采取的措施(加水、换水以及正常)。
面板上还设有Reset键、Force按键、Smart按键、SetDown按键、SetUp按键，实现人工 对饮水机工作状态的设定和干预。其中Reset键清零系统的状态、Force键强制加热、Smart 键切换回智能状态、SetUp键提高设定温度、SetDown键降低设定温度，步进均为5'C。.
系统分为正常工作、故障、待机等3个状态。正常工作时，系统一切正常，并会按状态执 行操作、显示提示；待机状态下，只有当来人信号和水位信号判别正常的时候，系统会回到正 常工作的状态；故障状态下，只有reset可以让系统冋到正常工作状态。
系统的工作逻辑如下
(1) 开水区将自来水一次烧开，然后不加热。
(2) 保温模式下，温水区将来自开水区的水维持在用户设定的温度。
(3) 在强制加热模式下，温水区将来自开水区的水快速加热到80'C。
(4) 在开水区空的情况下，生水区中的水加入开水区，直到冷水区水位低或者开水区满。
(5) 在温水区不满的情况下，将开水区烧开的水加入温水区，直到温水区水位满或者开 水区水位低。
(6) 在长时间没有人进入的时候，会进入待机状态。
(7) 水位检测异常，进入待机报错状态。
(8) 在生水区不满的情况下提示加水。
(9) 烧的开水长时间没有饮用完，提示建议换水。
(一)健康节能饮水机硬件结构
该健康节能饮水机由主控模块l、继电器模块2、水温检测模块3、来人检测模块4、水位 检测模块5、加热模块6、保温模块7、液晶显示模块8组成。其中，主控模块l可接收水温检 测模块3、来人检测模块4和水位检测模块5的信号作为进行下一步操作的依据。主控模块直 接控制继电器模块2和液晶显示模块8，继电器模块决定加热模块6、保温模块7的工作与否， 来实现加热、保温还是待机等多种操作；液晶显示模块8控制液晶屏，显示设定保温温度、保 温水箱内的即时温度、饮水机即时的工作状态以及提示语。具体硬件的联系框图如图3。
1. 主控模块
主控模块选用Altera公司的可编程逻辑器件EPM1270T144C5N，用于系统所有信号的收集、 处理及控制信号的形成、输出，实现饮水机各个逻辑状态的功能切换，并且要有一定的处理速 度，与其它模块连接接口简便等。
2. 继电器控制模块
继电器控制模块使用服3FF-DC12V-SH(T73)型继电器。选择继电器考虑的首要标准是触点 电流值。因为外围电路中有220V交流电源，继电器必须能够承受足够大的电流，否则容易烧 毁器件。服3FF-DC12V-SH(T73)型继电器的触点电流为IOA，最大切换电流为15A，可满足应用 的需要。
考虑到要利用CPLD提供的'0'， 'l'信号控制继电器的通断，而CPLD输出'l'信号为
93.3V,输出电流为几mA量级。经实验测量，服3FF-DC12V-SH(T73)继电器的线圈内驱动电流为 20mA左右。显然，CPLD输出的电流不足以驱动继电器的通断，所以选用三极管2N3904作为放 大器件，其集电极最大电流Ic(max)可达200mA，足够驱动继电器。
考虑输出直流电中可能会有交流成分干扰，在三极管的基极b和射极e之间加一个电容(选 用O. luF的电容)。此外，如果输出不能保证三极管be级间的0.7V的正常静态工作压降，三 极管将不具有放大作用，继而继电器也无法正常工作，所以在CPLD输出端和三极管的基极之 间加了一个二极管，保证三极管能够处在放大区。
CPLD输出管脚与二极管间加上阻值为1KQ的电阻，将CPLD上输出的电压信号转为电流信 号，便于下一步对此电流进行放大以驱动继电器。
通断型继电器利用电磁感应效应进行工作，如果断开后，线圈中可能出现很高的反向电动 势，会对器件造成伤害，所以在继电器的线圈两端按感应电动势的电位高低方向加了一个正向 二极管IN4148 (最大反向电压100 V、正向电压1V)，以便线圈中方向电动势的释放。
3. 水温检测模块
水温检测模块选用DS18B20芯片，其体积小，采用l线制总线结构，经济灵活。检测温度 的范围在-55 、25'C之间，精度为2-5'C。
在外接电路中只需给DS18B20的VDD端和GND端分别接上5V电源和接地即可，在数据输 出端给其加上拉电阻(4.7KQ)再接至5V电源，可保证输出的数据能够正常地串行传送。具 体的数据传输由CPLD直接跟DS18B20之间交互按通讯协议规定进行。
4. 来人检测模块
来人检测模块利用接近开关的特性有人经过时接近开关数据线出高电平。将光电接近开 关的输出信号作为LM339的一个输入，基准比较电压使用5V。有人时LM339判断后输出5V, 没有人经过时，LM339输出0V。借助LM339的比较结果形成的标准高低电平5V, 0V作为逻辑 信号"1"， "0"接入CPLD以供判断是否有人之用。
5. 水位检测模块
水位检测模块利用金属丝作为水位检测探针。如果未达到水位，则两个探针间的电阻接近 无穷大，当水位探针被水浸没后，水导电使整个电路导通。采用12V源，且利用水和选择的 分压电阻之间的分压，将分到的电压值输入到LM339 (比较器)的负输入端，将LM339的输出 接到CPLD上，以达到检测水位的目的。
由于纯水为不良导体，阻值比较大，分压电阻的阻值也相应要求比较大。 此外，LM339内部使用0C门的输出方式，所以在4个输出端口输出信号时，都要先接一个 4.7KQ的上拉电阻，然后再接到5V电源处，防止电流倒灌进入芯片，对芯片造成损害。
6. 加热模块6、保温模块7
加热模块和保温模块使用普通的电热水箱用以加温和保温。
7. 液晶显示模块8
液晶显示模块选用2X16的字符型液晶显示屏。CPLD根据所有输入信号进行分析，然后控 制液晶屏。液晶屏可显示设定保温温度、保温水箱内的即时温度、饮水机即时的工作状态以及 提示语。
(二)饮水机控制的可靠性分析l.水温检测误差的问题
水温检测芯片DS18B20在安置的时候出于卫生等方面考虑只放置在水箱的外壁上，外壁测 得的水温必定会与实际有一定的误差。因此，DS18B20采集得到的温度不能直接应用，需要进 行误差拟合处理。
为了得到准确的温度，将DS18B20检测到的温度与直接检测得到的温度进行比较，得到下 表(DS18B20检测的为Scan,真实温度为Real,单位为。C)
Real2122232425262728293031323334353637
Scan2021212222232324252627282929303132
Real3839404142434445464748495051525354
Scein3334343536373738394041424344444546
Real5556575859606162636465666768697071
Scan4647484950515253535455565758595960
Real7273747576777879808182838485868788
Scan6162636465656667686869707071727374
Real8990919293949596979899
7576767778798081828384
由上表测试数据，可得实际温度和检测温度误差曲线，分析误差曲线可得随着水温上升， 实际水温和检测水温绝对误差逐渐变大。需将检测水温做函数处理，让其拟合实际水温。对于 一个只需要整数级处理的温度量其需要译码的数目极为有限，故采用直接译码电路实现，既简 洁易懂，又节约逻辑单元。
2. 水阀的噪声问题
电磁阀通断改变时会有比较大的噪音，而电磁阀的通断控制与水位检测直接相关。釆用的 水位检测方案会在水面刚刚到达高水位线的时候由于水的表面张力以及水面波动会让高水位 线出现波动，从而导致电磁阀不停开断。所以，考虑在电磁阀打开的状态下，开始计时至30 秒再检测水位状态，这样水位已经稳定，避免了电磁阔的抖动。
但是，这样可能造成保温水箱在高水位的时候没有及时关闭导致水溢出。通过多次观察流 经阀门的水流速度，发现适当降低保温水箱的高水位线，基本可以确保水不会溢出。
3. 关于待机状态的回跳问题
待机状态的情况下，如果有人进入或者加水后打破hold状态应该回到之前的状态。为解 决这个问题，首先考虑A:保存前一状态，在hold状态解除的情况下跳转到那一个状态。但是， 发现这样的一种保存并没有太大意义，因为在绝大多数状态下不需要保存前一状态，更重要的 是很有可能在待机时情况发生了改变，例如水位的变化，温度的变化，所以单纯回到前一状态
并不是理想的办法。改为考虑方案B:设计一个通用状态，这个状态是专门用来判别现在系统
11应该进入什么状态的。这样在每次状态跳转的时候，其他状态都跳转到通用状态，再由通用状 态转跳到下一个状态。这样的设计建立在这样一个对于状态跳转速度要求不高的系统的情况 下，同时这样的设计还解决了待机状态的转跳问题，更好的是在系统状态有小差错的情况下， 仍然可以很快地跳转到通用状态，从而选择到正确的状态。
权利要求
1.一种健康节能饮水机，其特征在于该饮水机包括三个顺序串联连接的水箱和连接这三个水箱的管道以及控制器；其中，第一水箱(1)为进水端，用于装没有烧过的生水；第二水箱(2)用于烧开水，使用过程中直接将注入水箱的生水烧开，烧开后就断开电源等待下次注水；第三水箱(3)设有出水口，有保温功能，并具有多档可调节水温控制器，在水位不满的时候就抽入已经烧开的水，用于满足使用者对不同水温的需求；从冷水区到开水区水的传输控制器件为微型潜水泵，从开水区到温水区水的传输控制器件为电磁阀；控制器自动控制整个饮水机的工作。
2. 根据权利要求1所述的健康节能饮水机，其特征在于所述的控制器包括 主控模块选用可编程逻辑器件CPLD用于系统所有信号的收集、逻辑处理及控制信号的形成、输出，实现饮水机各个工作状态切换；来人检测模块利用光电开关采集是否有人经过的信号传输给CPLD进行逻辑分析； 水位检测模块:在每个水箱中限定的水位处插入金属探针，利用水和大阻值电阻的分压，来判断是否到指定水位；每个水箱都输出两个分别指示高、低水位的信号给CPLD;水温检测模块使用直接输出数字量的集成温度传感器芯片，用CPLD与其通信得到满足需要精度的温度；继电器控制模块CPLD控制输出高低电平，经三极管放大，作为控制继电器的控制信 号，控制温水箱、热水箱、潜水泵的220V交流工作电源，决定其是否工作；此外，在电磁 阀直流12V工作电源回路中也加入继电器，CPLD提供的继电器控制信号经放大后控制电磁 阀工作与否；人机交互模块接收来自于CPLD的控制信号，通过液晶屏和彩色LED直观显示系统当 前工作状态；通过面板上的若干按键反馈信号给CPLD设定系统工作状态。
3. 根据权利要求2所述的健康节能饮水机，其特征在于所述的控制器中 水位检测模块水位探针连接导线，经过电阻分压和比较器LM339，比较器输出连接主控模块CPLD的IO口，给CPLD提供各水箱当前水位信号，分别表示三个水箱的高、低水位 信号；水温检测模块数字型温度传感器DS18B20采用1-Wire接口，此数据线连接主控模块 CPLD的I/O 口 ，给CPLD芯片提供实时数字温度数据；来人检测模块光电传感器输出信号经过比较器LM339判断后输出高低电平，接入主控 模块CPLD芯片10 口 ，以判断是否有人靠近；继电器控制模块主控模块CPLD根据输入的水温、水位、来人与否等信息及预设的控 制逻辑产生控制输出信号，经三极管放大后作为继电器控制模块各个继电器的控制输入信 号，控制温水箱、热水箱、潜水泵的220V交流工作电源和电磁阀12V直流工作电源，决定 其是否工作；人机交互模块形象显示温度的彩色LED指示灯直接与主控模块CPLD的I/O 口相连， 显示、闪烁、循环等动作由CPLD直接控制液晶模块的所有显示信息均由CPLD芯片直接提 供，输入按键的信号直接连接到CPLD外接的I/O端口 ，直接输入信号给CPLD作为控制信号。
4.根据权利要求1或2或3所述的健康节能饮水机，其特征在于所述的控制器中主控 模块CPLD的控制逻辑为控制器主控模块CPLD输入信号有1)生水区、加热区和保温区水位高、低信号；2) 保温水箱以及热水箱的温度检测芯片DS18B20的温度反馈信号；3)来人检测模块光电传感 器的来人检测信号；4)用户交互面板上的Reset按键、Force按键、Smart按键、SetDown 按键、SetUp按键信号；输出信号有1)加热水箱加热信号；2)保温水箱加热信号；3)潜水泵控制信号；4) 电磁阀控制信号；5)液晶显示模块控制信号；6)流水灯控制信号；控制器主控模块CPLD的控制逻辑设计采用状态机理论，实现了一个多输入多输出系统， 根据系统运行特性，系统运行状态分成4种报错状态、待机状态、智能保温状态、强制加 热状态；报错状态出现在系统出现错误的情况下，包括1)对于同一个水箱检测到高水位信号 而没有检测到低水位信号；2)温度检测显示长时间超过100'C;在报错状态下，流水灯全灭、潜水泵关闭、电磁阀关闭、保温水箱加热关闭、加热水箱加热关闭、液晶屏状态栏显示error,系统从错误状态跳转至智能保温状态只能通过用户交 流面板上的Reset按键；待机状态出现在如下情况下，包括1)来人检测信号超过一小时持续表示无人；2)三 个水箱水位检测全为低；在待机状态下，流水灯全灭、潜水泵关闭、电磁阀关闭、保温水箱加热关闭、加热水箱 加热关闭、液晶屏状态栏显示Hold，系统从待机状态跳转至智能保温状态的条件为1)来 人检测信号传递表示有人的信号；2)在生水区加水改变三个水箱均是低水位的情况；强制加热状态出现在系统处于智能保温状态时候，用户按下Force键之后；在强制加热状态下，保温水箱全力加热、液晶屏状态栏显示Force，加热水箱、潜水泵 和电磁阔均遵循智能状态下的工作方式；系统从待机状态跳转至智能保温状态的条件为1)用户按下面板上的Smart键；2)保 温水箱的温度检测到达8(TC;除了待机状态、报错状态、强制加热状态，系统均处于智能保温状态；智能保温状态根据开水区水是否烧开分为两种工作模式；工作模式一开水区己烧开加热水箱不加热保温水箱检测温度高于维持在用户设定的温度或者保温区水位低时，保温水箱不加热， 如果保温水箱检测温度低于用户设定温度且保温区水位不是低时，保温水箱加热， 流水灯固定显示，根据加热区温度，温度越高盏数越多， 潜水泵关，在保温水箱不满的情况下，打开电磁阀将加热水箱烧开的水加入温水区，直到温水区水 位满或者开水区水位低，在生水区水位低时，系统提示加水，液晶屏上的提示栏显示"Add", 持续保持此状态24小时，系统提示换水，液晶屏上的提示栏显示"Change", 如果开水区水位低，则刷新烧开信号；工作模式二开水区未烧开加热水箱水位不为低的时候持续加热，如果加热水箱温度检测95'C以上持续30秒，提 供烧开信号，保温水箱检测温度高于维持在用户设定的温度或者保温区水位低时，保温水箱不加热； 如果保温水箱检测温度低于用户设定温度且保温区水位不是低时，保温水箱加热；流水灯滚动闪烁让用户直观感觉加热水箱在工作，根据加热区温度,温度越高盏数越多， 电磁阀关，在加热水箱不满的情况下，打开潜水泵将生水区的水抽入加热水箱，直至加热水箱满或 者冷水区水位低，在生水区水位低时，系统提示加水，液晶屏上的提示栏显示"Add"。
全文摘要
健康节能饮水机是以健康节能为目标，基于可编程逻辑器件进行饮水机的重新构建与控制逻辑的设计，为家庭和办公室的使用者设计，采用多种技术以最大限度满足不同使用者的需求，该饮水机包括三个顺序串联连接的水箱和连接这三个水箱的管道以及控制器；其中，第一水箱(1)为进水端，用于装没有烧过的生水；第二水箱(2)用于烧开水，使用过程中直接将注入水箱的生水烧开，烧开后就断开电源等待下次注水；第三水箱(3)设有出水口，有保温功能，并具有多档可调节水温控制器，在水位不满的时候就抽入已经烧开的水，用于满足使用者对不同水温的需求；从冷水区到开水区水的传输控制器件为微型潜水泵，从开水区到温水区水的传输控制器件为电磁阀；控制器自动控制整个饮水机的工作。
文档编号A47J31/00GK101579192SQ20091002660
公开日2009年11月18日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者吴在军, 志 张, 王霄洲, 胡仁杰, 胡秦然 申请人:东南大学