智能即热式直饮机自适应加热方法与流程

本发明涉及即热式饮水机领域，特别涉及一种智能即热式直饮机自适应加热方法。

背景技术：

即热式直饮机是一种可以通过电子加热元器件来快速加热流水，通过电能转化为热能，热能再把热量传递到水中，利用强大的热量可以将水迅速加热。即出即开即饮，较传统的饮水机而言，大大提高了简约性，由于所需加热时间短，因此更节能更省电。深受人们的喜爱，速热式饮水机控制器主要由水温检测电路、加热元件、水温控制电路，出水阀等组成。在出水期间，水流经过加热膜，加热膜对水流进行加热，通过温度传感器对出水水温进行监控，以简单的调节反馈控制出水温度，此控制系统较开环控制系统对水温的稳定控制效果有所改善，但对于温差比较大的环境下，出水温度仍存在较大误差。

误差原因分析：

加热理论都是采用电能转换为热能：

热量的公式q＝cm△t＝c*m*(t_out–t_in)，c是比容常数4.2，m是水的质量，t_out是出水温度，t_in是进水温度，电能w＝u*u/r*t，u是电压，r是电阻，t是加热时间，c*m*(t_out–t_in)＝u*u/r*t，c*v*(t_out–t_in)＝u*u/r，v＝m/t是加热出水速度。考虑到转换损耗，还是需要增加一个加热系数k，为了更加精确的控制加热功率，采用对输出固定频率的脉冲波形，通过控制单位时间的脉冲波形的个数来控制加热电功率。最后的计算公式为c*v*(t_out–t_in)＝u*u/r*n/100*k，k为有效电能转热能系数k<1，n等效为单位时间的加热脉冲个数，或者认为是实际加热百分比系数。

对于加热来说，温度差是可以确定的，当时的交流电压也是可以测量的，有效电能转热能转化率也是可以确定的。所以系统就是通过控制加热脉冲来控制输出的电功率，通过调整出水阀电机来控制出水速度，保证出水温度满足要求。

这样加热就与以下参数有关：

1、v是加热出水速度，通过调整出水阀电机的参数进行控制出水速度。出于成本考虑，本方案没有使用专门的流量计进行实时测试水速。导致不同的机器存在一定的误差，如果加热的温度越高，导致热能误差越大。

当交流电压正常或者偏高时候，输出电能就高，就可以转化更多的热能。交流电压偏低时候，转化的热能就少。在电压稳定情况下，出水温度越高，则需要降低出水速度。出水温度越低，则可适当提高出水速度。

2、u为交流电压，在实际方案中，采用交流互感电路，给系统提供一个正弦波，软件在一个正弦波周期内采样到最大值，计算实时电压。

同样由于器件存在的差异，导致不同的机器监测的实时电压存在一定差异。

由于上述的误差，必然导致计算的加热控制参数和出水阀的参数也有误差，导致出水温度达不到目标值。虽然可以通过后期校正，但误差较大时，调整的时间也比较长，存在出水温度在目标温度上下波动的情况。本方案出水时间是比较短的，大概在10秒—30多秒，而且需要出水温度在加热出水后段时间内迅速稳定到目标值，另外因此需要一种智能即热式直饮机自适应方法，来克服这些误差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能即热式直饮机自适应加热方法，解决因来自输入加热参数的误差，导致出水温度不准确的问题。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：智能即热式直饮机自适应加热方法，包括如下步骤：

步骤1、预加热处理；

步骤2、计算加热参数；

步骤3、确定有效加热参数，判断系统内是否已经存在有效的加热参数，并且判断是否匹配；

步骤4、控制加热出水，监控出水温度；

步骤5、当出水温度在目标温度的容差范围内，记录并建立当前实际加热参数表。

具体的是，步骤1中，所述预加热处理是指：如果机器上电首次取热水时，通过预加热处理使出3秒常温水后再出热水。

进一步的是，步骤2中，计算加热参数过程中，根据公式c*v*(t_out–t_in)＝u*u/r*n/100*k，确定实际加热百分比系数n，即得到出水速度，最后转换出水阀的控制参数，其中，t_out是出水温度，t_in是进水温度，c是比容常数4.2，v是加热出水速度，u是电压，r是电阻，k是有效电能转热能系数，且k<1。

具体的是，所述v＝m/t，其中,t是加热时间，m是水的质量。

进一步的是，步骤3中，确定有效加热系数时，具体包括如下步骤：

a、首先判断系统内是否已经存在有效的加热参数，如果有，则进一步判断，现在的参数是否与有效的加热参数相匹配，如果匹配，则直接调用上次有效的加热参数，如果不匹配，则进入下一步；

b、根据采集的数据计算加热参数；

c、控制加热电路加热脉冲和出水阀的参数，实现即时加热出水。

具体的是，步骤4中，监控出水温度过程中，需要在加热出水过程中增加相应的软件反馈控制，所述软件把采集到的实际出水温度和一个参考值进行比较，然后把比较的差值用于计算新的加热参数，所述新的加热参数让系统的出水温度数据达到或者保持在参考值的误差范围内。

进一步的是，步骤5中，在出水温度在目标温度的容差范围内时，记录当前实际加热参数(v1，t1，h2，p2)，建立关系f(v1,t1，α)＝(h2,p2)，并建立相应的参数表，其中，v1代表当前的交流电压，t1代表理论温度差，即目标出水温度-进水温度，α代表容差范围，h2代表实际的加热脉冲个数，p2代表实际的出水阀参数。

本发明的有益效果是，可有效克服加热参数的误差，减少加热过程中的反复震荡，快速、准确控制出水温度。

附图说明

图1为本发明智能即热式直饮机自适应加热方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的技术方案。

本发明所述智能即热式直饮机自适应加热方法，其流程图参见图1，其中，该方法包括如下步骤：

步骤1、预加热处理。

机器取热水时，机器会有一个预热阶段，保证出来的热水温度满足要求。则如果机器上电首次取热水时，出3秒常温水后才出热水。

步骤2、计算加热参数。

其中，计算加热参数过程中，根据公式c*v*(t_out–t_in)＝u*u/r*n/100*k，确定实际加热百分比系数n，即得到出水速度，最后转换出水阀的控制参数，其中，t_out是出水温度，t_in是进水温度，c是比容常数4.2，v是加热出水速度，u是电压，r是电阻，k是有效电能转热能系数，且k<1。v＝m/t，其中,t是加热时间，m是水的质量。

步骤3、确定有效加热参数，判断系统内是否已经存在有效的加热参数，并且判断是否匹配。

其中，确定有效加热系数时，具体包括如下步骤：

a、首先判断系统内是否已经存在有效的加热参数，如果有，则进一步判断，现在的参数是否与有效的加热参数相匹配，如果匹配，则直接调用上次有效的加热参数，如果不匹配，则进入下一步；

b、根据采集的数据计算加热参数；

c、控制加热电路加热脉冲和出水阀的参数，实现即时加热出水。

步骤4、控制加热出水，监控出水温度。

在水加热过程中，存在种种误差，为了减少和消除这个误差，需要在加热出水过程中增加相应的软件反馈控制，软件把采集到的实际出水温度和一个参考值进行比较，然后把比较的差值用于计算新的加热参数，这个新的加热参数的目的是可以让系统的出水温度数据达到或者保持在参考值的误差范围内。

步骤5、当出水温度在目标温度的容差范围内，记录并建立当前实际加热参数表。

其中，在出水温度在目标温度的容差范围内时，记录当前实际加热参数(v1，t1，h2，p2)，建立关系f(v1,t1，α)＝(h2,p2)，并建立相应的参数表，其中，v1代表当前的交流电压，t1代表理论温度差，即目标出水温度-进水温度，α代表容差范围，h2代表实际的加热脉冲个数，p2代表实际的出水阀参数。

本发明中，但由于存在误差，无法得到精确的数学模型，虽然采用逼近法计算，能够得到满意的效果，但兼容性问题还是存在。有的时候，误差较大时，调整的时间也比较长，所以需要对加热方法进行优化。因此，本发明不仅可以克服加热参数的误差，而且减少加热过程中的反复震荡。

本发明中，尽管由于不同机器的硬件状态差异，会导致实际的加热参数有误差。在实际使用中，对于某台存在误差的机器，误差是比较稳定的，也是在一定范围内波动。可以采用在多次加热过程中自适应，动态建立对应有效的参数映射表。在后面加热过程中，如果有已经存在对应的参数，则直接调用确认有效的参数，减少，消除因为器件误差带来的影响，从而达到快速，准确控制出水温度。