电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法
【专利摘要】一种电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法，涉及电热水器水沸腾及干烧的判断控制方法。该方法包括以下步骤：A、在电热水器中设置以微处理器芯片为核心的控制电路板；B、在电热水器中放置两个探测水温的温度传感器，一个在离发热管较远处，另一个在近发热管处而不接触发热管；C、实时检测两测量点温度；D、微处理器计算两测量点温度差；E、与以前的温差比较，得出温差发展趋势；F、判断温差发展趋势；若温差发展趋势为：上升→下降→平缓，说明水己沸腾，关断加热电源或作为所需沸腾时间的起点；若温差发展趋势为：下降→平缓→上升，说明干烧将发生，可关断加热电源或补充水。本发明在有水加热过程中，能真正杜绝干烧现象发生。
【专利说明】电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电热水器水沸腾及干烧的判断控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，业界普遍采用的水沸腾判断方法有:一，在机械式电热水壶中，水沸腾后产生水蒸汽推动蒸汽开关，二，在电子式电热水器中，温度传感器感测到沸点温度。三，在电子式电热水器中，利用与水温相关的某点位当前温度与前期温度相比较的温度变化率来判断水沸腾。业界普遍采用的防干烧方法有:一，在加热盘底放置双金属片组成的开关，在无水状态下加热，加热盘底温度急剧上升，双金属片开关动作。二，在电子式电热水器中，温度传感器检测到高于沸点的温度。三，在电子式电热水器中，检测並计算得到某点位超高的温度变化率。这三种防干烧的方法，都是在干烧己经发生的情况下切断加热电源，防止干烧继续进行。干烧使得加热盘表面加速氧化等不良现象发生。现有的电热水器、电热水煲、电蒸锅、电燉锅等一些电热水器的水沸腾及防干烧技术有不足:一、必须有凸出于发热元件表面的温度传感器或液位检测探测点，其最大缺点是必须在发热元件上开孔，并且制作具有金属外壳的专用的温度传感器，然后将这种温度传感器严格地密封在发热元件上；二、当防干烧起作用时，水已烧干或已烧干了一段时间，容易造成发热元件表面出现斑痕，甚至烧坏发热元件；三、或采用发热元件中间凸起一个台，以便在发热元件平面保留一定的水量，用于发热元件的凸出部分检测干烧温度，这样就造成了发热元件的制作难度，提高了发热元件的成本；四、这种防干烧技术不仅生产成本高，而且还存在因密封温度传感器不严造成的漏水问题等安全隐患。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种简单有效的电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法。
[0004]本发明的目的可以这样实现，设计一种电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法，包括以下步骤:
[0005]A、在电热水器中设置以微处理器芯片为核心的控制电路板；
[0006]B、在电热水器中放置两个探测水温的温度传感器，一个在离发热管较远处，另一个在近发热管处而不接触发热管；
[0007]C、实时检测两测量点温度；
[0008]D、微处理器计算两测量点温度差；
[0009]E、与以前的温差比较，得出温差发展趋势；
[0010]F、判断温差发展趋势；若温差发展趋势为:上升一下降一平缓，说明水己沸腾，关断加热电源或作为所需沸腾时间的起点；若温差发展趋势为:下降一平缓一上升，说明干烧将发生，关断加热电源或补水。
[0011]进一步地，实时检测两测量点温度后判断温度是否高于设定值，若高于则关闭加热电源，若为否将现取样时间的温差与前一取样时间的温差比较，判断现取样时间的温差是否高于前一取样时间的温差，判断为是则为温差上升一次，当温差上升次数达到设定值时，确认温差上升并记录，查找是否已有温差下降记录，若有则判定为干烧将发生；现取样时间的温差是否高于前一取样时间的温差，判断为否则进行温差是否下降判定，判断为是则为温差下降一次，当温差下降次数达到设定值时，确认温差下降并记录，查找是否已有温差上升记录，若有则判定为水已沸腾。
[0012]优选地，所述温度传感器一个设置在接近发热盘电热丝中段部位，另一个设置在水中。
[0013]优选地，所述温度传感器设置在发热盘底背水一面，其中一个安装在电热丝开口近发热盘边缘位置，另一个安装在近发热盘电热丝中段部位。
[0014]优选地，所述温度传感器安装在发热盘底盘背水一面，其中一个安装在发热盘上电热丝Ω型开口离盘边缘位置或安装在发热盘中心位置，另一个安装在近发热盘发热电热丝中段部位。
[0015]优选地，对于园型发热盘，两温度传感器位置是处同一直径上。
[0016]进一步地，温度取样时间为1-5秒，温度取样时间段内取样3-5次，取平均值。
[0017]优选地，温度取样时间以秒为单位，每秒取样3-5次，取平均值。
[0018]本发明在有水加热过程中，能真正杜绝干烧现象发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明较佳实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0021]如图1所示，一种电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法，包括以下步骤:
[0022]A、在电热水器中设置以微处理器芯片为核心的控制电路板；
[0023]B、在电热水器中放置两个探测水温的温度传感器，一个在离发热管较远处，另一个在近发热管处而不接触发热管；
[0024]C、实时检测两测量点温度；
[0025]D、微处理器计算两测量点温度差；
[0026]E、与以前的温差比较，得出温差发展趋势；
[0027]F、判断温差发展趋势；若温差发展趋势为:上升一下降一平缓，说明水己沸腾，关断加热电源或作为所需沸腾时间的起点；若温差发展趋势为:下降一平缓一上升，说明干烧将发生，可关断加热电源，或补充水。
[0028]其中，温度取样时间为1-5秒，温度取样时间段内取样3-5次，取平均值。较佳地，温度取样时间以秒为单位，每秒取样3-5次，取平均值。
[0029]如图1所示，实时检测两测量点温度后判断温度是否高于设定值(设定值为102?110° )，若高于则关闭加热电源，若为否将现取样时间的温差与前一取样时间的温差比较，判断现取样时间的温差是否高于前一取样时间的温差，判断为是则为温差上升一次，当温差上升次数达到设定值时(设定值为2?30)，确认温差上升并记录，查找是否已有温差下降记录，若有则判定为干烧将发生；现取样时间的温差是否高于前一取样时间的温差，判断为否则进行温差是否下降判定，判断为是则为温差下降一次，当温差下降次数达到设定值时(设定值为2?30)，确认温差下降并记录，查找是否已有温差上升记录，若有则判定为水已沸腾。
[0030]当电热水器加热过程中，水加热到沸腾时，水会产生液体强对流，电热水器中水或与水接触的加热部分的不同位置与不同时段的温度渐趋平衡，沸腾使水量减少。当电热水器中的水量少到不足以维持液体产生强对流时，电热水器中水或与水接触的部分的不同位置与不同时段的温度平衡状态渐失。通过温度从不平衡一平衡一再不平衡，就能判断出电热水器中的水量已经接近干枯，在这种情况下，通过控制电路控制切断发热元件的电源，使发热元件不在加热，这样就使电热水器内还能够存在少量的水，使发热元件的表面不会出现无水的情况，也就保证了电热水器不会出现无水了还在加热的状态，就能实现有水防干烧。
[0031]本发明是判断电加热水过程中，与水温相关的不同位置两点温度差异趋势。这两点的温度在水末沸前差异较大，这两点可以是被加热水中两不同位置点位；也可以是加热盘底盘不同位置点位；也可以是一个在水中，一个在底盘。遵循的原则是:其中一个点位一定远离发热管，在水末沸前一段时间内，此点位温度较低。另一点位相对较近发热管即可(但不能接触发热管)，此点位在水末沸前温度较高。对于园型发热盘，两温度传感器位置是处同一直径上。
[0032]加热前期，末有水对流现象发生前段时间，离发热管较近点位温度上升快，离发热管较远点位温度上升慢，两点位温差逐渐加大。继续加热到中期时间，水对流现象发生，两点温差渐变小，直至加热到后期，水强对流现象发生。由于强对流使得与水相关的各点位温度差异变小，並趋于平缓，不再变化。据此可认定水己沸腾。
[0033]水沸腾后继续加热，只要加热嚣中有足够水量维持强对流状态，这种温差变化平缓、不再变化的趋势将维持，直至水蒸发至使水量少到不足以维持强对流，不同点位温差不变化平缓趋势被打破，不同点位间温差逐渐加大，确认有这种趋向后，即可认为干烧即将发生(特别指出:这时加热器中还有少量水)。
[0034]若温差发展趋势是:上升一下降一平缓，说明水己沸腾。在电热水壶的应用中，可据此讯号关断加热电源，或作为所需沸腾时间的起点。若温差发展趋势是:下降一平缓一上升，说明干烧将发生，在电热水壶的应用中，可据此讯号关断加热电源，在平底电蒸锅应用中，可据此讯号，补充水量。防止蒸汽中断或干烧。
[0035]实施例一:一个电子水煲，装有以微处理器芯片为核心元器件的控制电路板，两个温度传感器装在发热盘底盘背水一面，其中一个装在发热盘上电热丝Ω型开口离盘边缘位置(也可安在发热盘中心位置)，此点在水末沸前期，温度较低，另一个装在近发热盘发热电热丝中段部位(但不挨上)，此点在水末沸前期，温度较高。(为了減少水壶倾斜的影响，两温度传感器最好装在园型发热盘同一直径位置上)。上电初始化后，微处理器通过温度传感器检测两点位温度，可以每秒多次检测后求每秒平均值，然后求两点位之间的温差並记录，並与以前的记录比较。根据简要程序框图所提供的逻辑判断，若以前及当前发生的趋势只是上升，那说明需继续加热；若以前及当前发生的趋势是上升一下降，说明加热到中期，对流已发生，但还末进入强对流。若以前及当前发生的趋势是上升一下降一平缓，说明强对流已产生，水己沸腾，由微处理器发出讯号，关断加热电源，停止加热。如果要求电子水煲水沸后继续加热，利用沸水实现消毒或其它功能，则此时不用关断电源，此时点作为所需沸水加热的时间起点，沸腾后再加热到预定时间，再关断加热电源，停止加热。在加热过程中，水沸后出现两点位温差上升的趋势，说明干烧将发生，应关断加热电源，停止加热。当然，一旦检测到超过沸点的温度，也应关断电源，停止加热。
[0036]实施例二:一个电子水煲，装有以微处理器为核心元器件的控制电路板，一个温度传感器装在接近发热盘电热丝中段部位(但不挨上)，另一个温度传感器置水中。此实施例与实施例一相比较，只是其中一温度传感器放置位置不同，判断状态与控制过程、方法与实施例一相同。
[0037]实施例三:平底锅底结构的电蒸锅，锅底与水接触部分是平面，不象有的蒸锅底部有突起部分(突起部分内埋温度传感器，检测干烧)，也不象有的电热水器之类底部与水接触部分有温度传感器。本电蒸锅温度传感器置于发热盘底背水一面，其中一个装在电热丝开口近发热盘边缘位置，此点在水末沸前期，温度较低，另一个装在近发热盘电热丝中段部位(但不与电热丝接触)，此点在水末沸前期，温度较高。同样，应装有以微处理器芯片为核心元件的控制电路板。上电初始化后，微处理器通过温度传感器检测两点温度，每一秒钟内多次检测后用滤波程序求平均值，然后求两点的温差並记录，並与以前的记录比较。若从上电初始至当前总趋势是上升(当然温度末超沸点温度，否则确认以干烧而停加热)，说明水还末达沸点，需继续加热。若上电初始至当前总趋势是上升一下降，说明快到沸点，但还末到沸点，仍需加热。若上电初始至当前总趋势是上升一下降一平缓，说明水已沸腾，由此时开始产生的水蒸汽来实行蒸煮功能。此时点作为所需蒸煮时间的起始时点，继续加热烧水，並计时，直至加热烧水计时到设定所需时间，关断加热电源，停止加热，蒸煮完成。若蒸煮还末完成，在加热过程中，上电初始至当前趋势是上升一下降一平缓一上升。说明干烧将发生，微处理器发出讯号，启动相关补水装置进行补水，或人工干预进行补水。
[0038]本发明在一些特殊应用场合发挥作用，例如，在平底蒸锅应用中，有水防干烧讯号就是蒸锅需补充水的讯号。据此讯号，补充水量，防止蒸锅蒸汽中断，並有效防止蒸锅底部因干烧过热而加速氧化。本发明具有的优点:1、不增加硬件；2、不需要在发热元件上开孔；
3、不需要制作具有金属外壳的温度传感器；4、不需要对温度传感器进行专门的密封；5，当电热水器还保留极少水量，已经切断了发热元件的加热电源，能够有效地防止接触水的发热元件的表面裸露在空气中真正干烧，造成发热元件表面发黄或因发热元件因长期出现干烧而缩短寿命；6、适用于平底或非平底加热器。
【权利要求】
1.一种电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法，其特征在于包括以下步骤: A、在电热水器中设置以微处理器芯片为核心的控制电路板； 在电热水器中放置两个探测水温的温度传感器，一个在离发热管较远处，另一个在近发热管处而不接触发热管； B、实时检测两测量点温度； C、微处理器计算两测量点温度差； D、与前一取样时间的温差比较，得出温差发展趋势； E、判断温差发展趋势；若温差发展趋势为:上升一下降一平缓，说明水己沸腾，关断加热电源或作为所需沸腾时间的起点；若温差发展趋势为:下降一平缓一上升，说明干烧将发生，可关断加热电源或补充水。
2.根据权利要求1所述的电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法，其特征在于:实时检测两测量点温度后判断温度是否高于设定值，若为是，则可关闭加热电源；若为否，则将现取样时间的温差与前一取样时间的温差比较，判断现取样时间的温差是否高于前一取样时间的温差，判断为是则为温差上升一次，当温差上升次数达到设定值时，确认温差上升并记录，查找是否已有温差下降记录，若有则判定为干烧将发生；现取样时间的温差是否高于前一取样时间的温差，判断为否则进行温差是否下降判定，判断为是则为温差下降一次，当温差下降次数达到设定值时，确认温差下降并记录，查找是否已有温差上升记录，若有则判定为水已沸腾。
3.根据权利要求1所述的电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法，其特征在于:所述温度传感器一个设置在接近发热盘电热丝中段部位，另一个设置在水中。
4.根据权利要求1所述的电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法，其特征在于:所述温度传感器设置在发热盘底背水一面，其中一个安装在电热丝开口近发热盘边缘位置，另一个安装在近发热盘电热丝中段部位。
5.根据权利要求1所述的电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法，其特征在于:所述温度传感器安装在发热盘底盘背水一面，其中一个安装在发热盘上电热丝Ω型开口离盘边缘位置或安装在发热盘中心位置，另一个安装在近发热盘发热电热丝中段部位。
6.根据权利要求1所述的电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法，其特征在于:对于园型发热盘，两温度传感器位置是处同一直径上。
7.根据权利要求1所述的电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法，其特征在于:温度取样时间以秒为单位，每秒取样3-5次，取平均值。
8.根据权利要求1所述的电热水器水沸腾及有水防干烧控制方法，其特征在于:温度取样时间为1-5秒，温度取样时间段内取样3-5次，取平均值。
【文档编号】F24H9/20GK103673300SQ201310683139
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】张默晗, 王耀伦, 罗雁冰 申请人:深圳市北鼎晶辉科技股份有限公司