一种分区保温水杯及倒水方法与流程

本发明涉及水杯技术领域，尤其涉及一种分区可调温度的智能保温水杯。

背景技术：

保温杯是人们的日常用品，但目前的保温杯大多专注于其保温效果，而忽略了用户体验，用户往往分批多次少量的进行喝水，但由于保温杯保温性能好，导致杯内的水降温缓慢，通常只有杯盖拧开凉，不仅需要长时间的等待，而且时间一长整杯水就都凉了，继而无法饮用，这不仅无法满足人们的饮水需求，更是对水资源的巨大浪费。当然，也有一些智能水杯有自动加热的功能，但反复加热不仅对水质不好，而且受水杯体积的限制，杯载电池容量偏小，无法满足反复加热需求；如果采用居民用电加热，将降低水杯的便携性。用户往往希望保持保温杯总体保温性的同时，能够分批多次喝上一小杯适宜温度的水，而现有的智能水杯无法满足用户的这一实际需求。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种分区可调温度的智能保温水杯，能够让用户自主选择喝水的量及温度而不用担心整杯水都会变凉。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种分区保温水杯，包括杯体，所述杯体内中部设有隔层，所述隔层将杯体内部分隔为保温区和饮水区，所述隔层上设有可启闭的注水口，所述杯体两端分别设有与保温区和饮水区相对应的热水口和饮水口，所述热水口和饮水口上分别设有保温盖和饮水盖，所述隔层、保温盖和杯体在保温区部分均包裹有保温层。

对上述技术方案的进一步设计为：所述保温区和饮水区内均设有温度传感器。

所述保温区和饮水区内均设有水位传感器。

所述隔层内设有微处理器和电源模块，所述电源模块、温度传感器和水位传感器均与微处理器连接。

所述杯体上设有显示屏，所述显示屏与微处理器连接。

所述杯体上设有饮水水温设置按钮、饮水量设置按钮、倒水按钮和确定按钮，所述饮水水温设置按钮、饮水量设置按钮、倒水按钮和确定按钮均与微处理器连接。

所述隔层内设有挡板、滑槽、推杆、弹簧和电磁铁，所述滑槽一端与注水口连通，另一端与电磁铁连接，所述电磁铁与电源模块连接；所述推杆滑动连接在滑槽内，挡板固定在推杆一端，所述弹簧一端固定在挡板上，另一端固定在隔层上，弹簧将挡板向靠近注水口一侧推动，电磁铁通电后将推杆向远离注水口一侧拉动。

所述挡板内设有保温层。

所述杯体上设有usb接口，所述usb接口与电源模块连接。

一种上述分区保温水杯的倒水方法，

通过保温区的温度和水位传感器测得保温区现有水量和水温分别为a和t0；通过用户设定的饮水量为b；饮水温度为t，t≤t0，以最终饮用水温度优先原则进行倒水；

当饮水区没有水时，

若a≧b，打开注水口，按照用户设定的饮水量向饮水区注水至b；

若a<b，则打开注水口，将保温区的水全部注入饮水区，注水后，饮水区的水量为a；

当饮水区已有水时，通过保温区的温度和水位传感器测得饮水区已有水量和水温分别为c和t1；

若t1≥t，则对水量进行判断：

当c≥b时，不注水；

当c<b，且a≥b-c时，打开注水口，从保温区向饮水区注水至b；

当a<b-c时，则打开注水口，将保温区的水全部注入饮水区，注水后，饮水区的水量为c+a；

若t1<t，

当c≥b，且时，通过微处理器计算并在显示屏显示用户应从饮水区倒掉的水量为再打开注水口，从保温区向饮水区注水量为

当c≥b，且时，通过微处理器计算并在显示屏显示用户应从饮水区倒掉的水量为再打开注水口，从保温区向饮水区注水量为

当且时，通过微处理器计算并在显示屏显示用户应从饮水区倒掉的水量为再打开注水口，从保温区向饮水区注入水量为

当且时，通过微处理器计算并在显示屏显示用户应从饮水区倒掉的水量为再打开注水口，从保温区的水全部注入饮水区；

当且时，打开注水口，从保温区向饮水区注入水量为从保温区注入饮水区的水量为当且时，若a/c≥a′/c′，打开注水口，从保温区向饮水区注入水量为从保温区注入饮水区的水量为若a/c<a′/c′，通过微处理器计算并在显示屏显示用户应从饮水区倒掉的水量为再打开注水口，将保温区的水全部注入饮水区。

设置饮水区最小水量lmin，若饮水区水量小于等于lmin，则视为饮水区没有水。

本发明的有益效果为：

本发明将水杯杯体分隔为保温区和饮水区两部分，保温区内存放热水，需饮水前，将热水通过注水口注入一部分到饮水区进行冷却，避免热水全部冷却，同时可将需饮用的水量进行冷却。本发明可在保持保温杯总体保温性的同时，能够分批多次喝上一小杯适宜温度的水。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1中隔层结构示意图一；

图3为图1中隔层结构示意图二。

图中：1-保温区，11-保温盖，2-饮水区，21-饮水盖，3-隔层，31-注水口，32-挡板，33-弹簧，34-滑槽，35-推杆，36-电磁铁，4-微处理器与电源模块，5-显示屏，6-饮水水温设置按钮，7-饮水量设置按钮、8-确定按钮，9-倒水按钮。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，本发明提供了一种分区可调温度的智能保温水杯，包括杯体，所述杯体内中部设有隔层3，所述隔层3将杯体内部分隔为保温区1和饮水区2，所述隔层3上设有可启闭的注水口31，所述杯体两端分别设有与保温区1和饮水区2相对应的热水口和饮水口，所述热水口和饮水口上分别设有保温盖11和饮水盖21，所述隔层3、保温盖11和杯体在保温区1部分均包裹有保温层。

本实施例中所述保温区1和饮水区2内均设有温度传感器和水位传感器。

结合图2和3所示，所述隔层3内设有微处理器和电源模块4，所述电源模块、温度传感器和水位传感器均与微处理器连接，所述微处理器采用stm32f103芯片。

所述杯体上设有led显示屏5，所述led显示屏5与微处理器连接。

所述杯体上设有饮水水温设置按钮6、饮水量设置按钮7、倒水按钮9和确定按钮8，所述饮水水温设置按钮、饮水量设置按钮、倒水按钮和确定按钮均与微处理器连接。

本实施例通过饮水水温设置按钮6设置饮水水温，并通过确定按钮8进行确认；饮水量设置按钮7设置饮水量，并通过确定按钮8进行确认。

所述杯体上设有usb接口，所述usb接口与电源模块连接，用于为电源模块充电。

本实施例中，所述隔层3内设有挡板32、滑槽34、推杆35、弹簧33和电磁铁36，所述滑槽34一端与注水口31连通，另一端与电磁铁36连接，所述电磁铁36与电源模块连接，通电后电磁铁36产生磁力；所述推杆35由钢制材料制成，滑动连接在滑槽34内，挡板32固定在推杆35一端，所述弹簧33一端固定在挡板32上，另一端固定在隔层3上；本实施例中隔层3在滑槽34中部位置设有向滑槽34内延伸的凸块，弹簧33另一端固定在凸块上，自由状态下，弹簧33将挡板32向靠近注水口31一侧推动，将注水口31关闭；按动倒水按钮9，向微处理器发送倒水信号，微处理器向电源模块发送信号，为电磁铁36通电，电磁铁36通电后将推杆35向远离注水口31一侧拉动，将注水口31打开。

本实施例中在挡板32与滑槽34连接处设有密封圈，所述挡板32与注水口31内壁接触处设有密封垫。。

挡板32内设有保温层，以保证保温区1具有良好的保温效果，饮水区2无保温层，因此具有一定的散热效果。

保温区和饮水区均设有温度传感器和液位传感器，可以通过杯体led显示屏5对当前各区域的水温和水量进行显示。

本实施例中，饮水水温设置按钮：按1次，led显示屏5显示设置饮水温度并闪烁，可以单次按压该按钮将设置饮水温度提高1℃；也可以通过按压该按钮不放，设置饮水温度在tmin℃～tmax℃(其中tmin℃和tmax℃是能够设置的最低和最高饮水温度)之间循环，每次提高1℃；或者长按该按钮超过s秒，表示不设定饮水温度，默认为直接使用保温区的实际水温；按1次确定按钮确认所设置的饮水温度，led停止闪烁；

饮水量设置按钮：按1次，led显示饮水量并闪烁，初始提示饮水量为mminml，可以单次按压该按钮，每次增加δxml，也可以通过按压该按钮不放，设置饮水量在mminml～mmaxml(其中mminml和mmaxml是能够设置的最低和最高饮水量)之间循环，每次增加δxml；或者长按该按钮超过s秒，表示默认饮水量为mminml；按1次确定按钮确认所设置的饮水量，led停止闪烁，；

确定按钮：关机状态下长按确定按钮超过s秒，系统进入启动状态，显示保温区和饮水区液位量(ml)及温度(℃)，δs秒不操作进入待机状态；待机状态下led显示屏无显示，按1次，退出待机状态，点亮led显示屏，显示保温区和饮水区液位量(ml)及温度(℃)；在系统启动状态下，led显示屏显示时，长按确定按钮超过s秒，提示关闭系统，再次确定则关闭系统；系统具有记忆功能，能够记住用户最后一次设置的饮水温度和饮水量。

本实施例的分取保温水杯根据用于需求的饮水量和饮水温度，以及当前保温区、饮水区的水量和水温来判断保温区向饮水区到水量的方法如下：

若保温区现有水量和水温分别为a(ml)(当a<mmin(ml)时，显示屏以间隔δh小时连续亮s秒的形式提醒用户加水)和t0℃；

用户设定的饮水量为b(ml)，如用户没有设置饮水量，则默认为mmin(ml)，即b＝mmin；

用户设定的饮水温度t℃(t≤t0，即用户设定的饮水温度不能高于保温区水温)，如用户没有设置饮水温度，则默认为保温区的实际水温，即t＝t0；

此时：

1)饮水区没有水：

a)若饮水区没有水，或者很少(小于lmin(ml))，则等同视作饮水区没有水；

b)若a≧b，将按照用户设定的饮水量向饮水区注水至b(ml)；

c)若a<b，则将保温区的水全部注入饮水区，注水后，饮水区的水量为a(ml)；

d)操作完成后，led屏实时显示保温区和饮水区的水量及水温，δs秒不操作进入待机状态；当饮水区水温降至t℃，led屏幕闪烁提示用户饮水。

2)饮水区已有水：

饮水区已有水量和水温分别为c(ml)和t1℃，且c≥lmin；

该状态下分为两种情况，

情形1：t1≥t，说明饮水区已有水温高于用户设置的饮水温度，此时直接对水量进行判断：

a)若c≥b，说明饮水区已有水量高于用户设定的饮水量，不注水；

b)若c<b，当a≥b-c，说明保温区水量足够，此时从保温区向饮水区注水至b(ml)；

c)若a<b-c，则保温区的水全部注入饮水区，注水后，饮水区的水量为c+a(ml)；

d)操作完成后，led屏实时显示保温区和饮水区的水量及水温，δs秒不操作进入待机状态，当饮水区水温降至t℃，led屏幕闪烁提示用户饮水。

情形2：t1<t，说明饮水区已有水温低于用户设置的饮水温度：

a)若c≥b，依据热平衡方程，以最终饮用水温度优先原则，为使其最终水温为t，计算并提示用户应倒掉的水量d(ml)，之后从保温区向饮水区注入水，使其最终水温为t，led屏实时显示保温区和饮水区的水量及水温；

b)若c<b，依据热平衡方程，以最终饮用水温度优先原则，为使其最终水温为t℃，计算并提示用户应倒掉的水量e(ml)，之后从保温区向饮水区注入水，使其最终水温为t；led屏实时显示保温区和饮水区的水量及水温；

c)操作完成后，led屏实时显示保温区和饮水区的水量及水温，δs秒不操作进入待机状态；当饮水区水温降至t℃，led屏幕闪烁提示用户饮水。

上述方法中，d、e的计算过程为：

水经某一过程温度变化为δt，它吸收(或放出)的热量q＝c×m×δt，其中c为水的比热，为一常数，m为水的质量，本处以ml记，δt为水温的变化。以最终饮用水温度优先原则，依据热平衡公式q放＝q吸：

d的计算过程为：

依据热平衡公式q放＝q吸，以最终饮用水温度优先原则，可以分成以下2种情形：

i.若保温区水量a足够，即若那么从保温区注入饮水区的水量为注水后，饮水区的水量为b；

计算过程为：

若保温区水量a足够，即最终饮水区的水量为b，根据热平衡公式q放＝q吸，得到：

c[b-(c-d)](t0-t)＝c(c-d)(t-t1)

由此可得；

那么从保温区倒入饮水区的水量为f＝b-(c-d)，代入d，得因此所谓的保温区水量a足够，即是指

ii.若保温区水量a不足，即若那么从保温区注入饮水区的水量为a，注水后，饮水区的水量为

计算过程为：

若保温区水量a不足，即为了保证最终饮水温度达到t，a将全部注入饮水区，此时：

ca(t0-t)＝c(c-d)(t-t1)

由此可得；

e的计算过程为：

依据热平衡公式q放＝q吸，以最终饮用水温度优先原则，可以分成以下4种情形：

i.若保温区水量a足够，并且饮水区已有水量c也较多，可能需要从饮水区倒掉部分水，即e≥0，此时从保温区注入饮水区的水量为注水后，饮水区的水量为b；

计算过程为：

若保温区水量a足够，并且饮水区已有水量c也较多，即意味着可能要倒掉部分饮水区的水，再注入一定量的水，最终饮水区的水量为b且水温为t，即e≥0，根据热平衡公式q放＝q吸，得到：

c[b-(c-e)](t0-t)＝c(c-e)(t-t1)

由此可得：

由于此时饮水区已有水量c足够多，所以e≥0，又由于c<b，t1<t<t0，可得从保温区倒入饮水区的水量h＝b-(c-e)，代入e，得由于此时保温区水量a足够，所以a≥h，即

ii.若情形i中计算出的但是说明此时保温区水量a不足但饮水区已有水量c足够多，根据最终饮用水温度优先原则，意味着要倒掉更多的饮水区的水，则此时倒去的水量保温区的水将全部注入饮水区，注水后，饮水区的水量为

计算过程：

若情形i中计算出的但是说明此时保温区水量a不足但饮水区已有水量c足够多，此种情形下，保温区的水将全部注入饮水区，根据热平衡公式q放＝q吸，得到：

ca(t0-t)＝c(c-e)(t-t1)

由此可得：

iii.若保温区水量a足够，但是饮水区已有水量c不足，即若那么e＝0，即不倒掉饮水区中已有的水，从保温区注入饮水区的水量为注水后，饮水区的水量为

计算过程：

若保温区水量a足够，但是饮水区已有水量c不足，意味着不到掉饮水区中已有的水，即e＝0，由前式推导可得：根据热平衡公式q放＝q吸，得到：

cj(t0-t)＝cc(t-t1)

由此可得：

iv.若保温区和饮水区水量都不足，此时此时还要分两种情形：

·若a/c≥a′/c′，说明相对而言饮水区已有的水量c严重不足，而保温区的水量a较多，意味着不到掉饮水区中已有的水，从保温区注入饮水区的水量为注水后，饮水区的水量为

·若a/c<a′/c′，说明相对而言保温区的水量a严重不足，而饮水区已有水量较多，意味着需要从饮水区中倒掉部分水，即e>0，保温区的水将全部注入饮水区，注水后，饮水区的水量为

计算过程：

若保温区和饮水区水量都不足，此时依据理想状态保温区的水正好和饮水区的水相融，形成用户设定的t℃的b(ml)水，此时照此比例，分a/c≥a′/c′和a/c<a′/c′两种情形：

·若a/c≥a′/c′，说明相对而言饮水区已有的水量c严重不足，保温区的水量a较多，意味着不到掉饮水区中已有的水，即e＝0，根据热平衡公式q放＝q吸，得到：

cl(t0-t)＝cc(t-t1)

由此可得：

·若a/c<a′/c′，说明相对而言保温区的水量a严重不足，而饮水区已有水量较多，意味着需要从饮水区中倒掉部分水，即e>0，保温区的水将全部注入饮水区，根据热平衡公式q放＝q吸，得到：

ca(t0-t)＝c(c-e)(t-t1)

由此可得：

本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。