本发明涉及家电领域，尤其涉及一种加湿器、加湿器控制装置以及该控制装置的控制方法。
背景技术
随着科技发展，人们生活水平日益改善，人们对居住环境要求逐渐提高。其中，空气湿度是影响舒适度的重要因素之一，特别是在我国的北方地区和长期使用空调的场所，环境非常干燥，需使用相应设备来增加空气的湿度，调节出舒适的生活环境。因此，家居用的加湿设备越来越受大众家庭所喜爱，成为家居中必备的家电设备之一。
目前市场上的加湿器一般由水箱和底座组成，底座设有蒸汽发生腔，通过水箱供水到蒸汽发生腔，在底座的发生器的作用下，产出汽雾。现有技术中的加湿器普遍为下加水式，下加水式加湿器的加水口和出水阀共同设在水箱的底部。使用前，需先将水箱从底座上拆卸出来，然后把水箱翻转，让水箱底部朝上，拧开出水阀后，通过加水口加满水，然后拧上出水阀,再安装回底座上，与蒸汽发生腔连接，再启动加湿。可见，前述整个加水过程十分繁琐，且加满水后的水箱较重，操作十分不便。
为此，市面上推出上加水式的加湿器，上加水式加湿器使用前，可直接从水箱上部设置的加水盖加水，不需要再拆卸水箱，从底部加水的操作，就可以启动加湿，结构简洁、方便易用，进而逐渐取代了下加水式的加湿器。对于上加水式加湿器而言，由于水箱内的压强受大气压影响，水箱与加湿器底座之间容易溢水，需要设置有效控制补水的下水控制装置，才能让加湿器保持正常的工作状态。
现有技术的下水控制装置一般为杠杆式或电磁阀式，杠杆式的下水控制装置由于需要设置连接杠杆一端的浮块，杠杆横向设置占用内部空间较大，触发速度慢，不能及时控制补水，水位控制效果差；而电磁阀式的下水控制装置，虽然响应速度快，但是造价成本高，功耗大，通常达到12～15w，这无形之间增大电源功率，增加整个电路板成本，也增加电能损耗；另外，电磁阀吸合瞬间噪音大，特别在睡觉时使用，给消费者带来困惑，影响用户体验。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种加湿器、加湿器控制装置以及该控制装置的控制方法，针对现有技术的缺点，提供一种替代电磁阀的水阀控制方式，降低造价成本和功耗，下水触发性能好，有效地解决现有技术的加湿器下水阀的使用老化或生产公差影响下的下水控制问题。
为了达到上述目的给出，本发明的技术方案：
一种加湿器，包括水箱和底座，所述底座内设有蒸汽发生腔和雾化器，所述水箱底部设有下水阀；还包括水位传感器、电机、齿轮以及顶杆，所述水位传感器设于蒸汽发生腔内，所述齿轮与电机的驱动轴固定连接，所述顶杆包括固定连接的齿条部和顶触部，所述齿条部与齿轮啮合，所述底座设有供所述顶触部穿出与下水阀顶触的开孔；所述电机根据水位传感器的信号通过齿轮和齿条部选择性地使所述顶杆上下移动，以开闭所述下水阀。
本发明的一种加湿器，与现有技术相比，通过在底座内设置电机在水位传感器的信号控制而驱使连接电机的齿轮旋转，与顶杆的齿条部啮合运动，从而使得顶杆选择性地上下位移，与所述下水阀顶触配合，以使下水阀开闭控制补水量，实现精准的下水控制。
首先，以电机作为驱动力，替代现有技术的电磁阀驱动结构，使得造价成本降低，而且电机小巧，可节省内部占用空间，减轻整机重量，使得整台加湿器可设置得更小巧。可优选采用步进电机，该电机功耗小，通常只有3w左右，而且在工作过程中不存在传统电磁阀的吸合噪音，有效地克服电磁阀所产生的问题。
其次，针对下水阀的使用老化或生产公差产生的下水控制问题而改进，一般下水阀的结构包括阀塞和弹簧，该阀塞用于封堵水箱底部下水口，且阀塞底部延伸有插柱；所述弹簧设于下水口上与插柱套接固定，使得下水阀常闭下水口。由于弹簧的张力不同，或者随着使用时间长后弹簧的张力衰减而有所改变，导致下水阀的活动行程不同。正由于下水控制装置的顶杆需与该插柱底部顶触配合，推使插柱上移以使阀塞打开下水口实现出水。因此，顶杆的位移范围将影响与下水阀插柱顶触上移的行程，顶杆上移行程不足，将无法完全顶起下水阀打开下水口，或打开幅度不足，影响下水效果；若顶杆下移行程不足，将不能完全与下水阀分离，导致下水口不能完全封堵，及时停止下水。
为此，本发明针对上述问题，通过设置电机驱动齿轮旋转，与顶杆的齿条部啮合运动，从而带动顶杆上下位移，控制顶杆的位移行程。所述水位传感器检测蒸汽发生腔的水量，当水量不足时发出信号，使得电机驱动齿轮按一方向旋转，通过齿轮与顶杆齿条部的啮合运动，控制顶杆上移顶起下水阀，以使下水阀打开进行补水；当水量满足时水位传感器再发出信号，使得电机驱动齿轮以反方向旋转，在齿轮与顶杆齿条部的啮合运动下，控制顶杆下移脱离下水阀，以使下水阀复位关闭，及时制止下水，实现有效的下水控制。
与现有技术的凸轮结构相比，现有技术的电机驱动一凸轮旋转，以凸轮的凸部顶起顶杆控制下水阀的结构，由于受凸轮的形状局限，凸轮的凸部顶起或回收幅度小，导致顶起下水阀的行程短，影响下水阀开闭的幅度，控制效果不佳。而本发明的下水控制结构，通过电机驱动齿轮旋转，与顶杆的齿条部啮合运动，从而控制顶杆的上下位移行程，能有效地将下水阀完全顶起打开或回收闭合控制下水量。
另外，本发明通过顶杆的齿条部与齿轮啮合的连接结构，联动性能好，让顶杆活动更顺畅。而且，随着齿轮的旋转与齿条部啮合运动，能有效地让顶杆保持垂直地上下位移，确保顶杆与下水阀之间对位的同心度，提高下水控制效果。
进一步对所述下水控制结构作改进，还包括与所述下水阀对位设置的导向座，所述导向座包括上盖、导向柱以及底盖，所述导向柱为容纳所述顶杆的中空柱体，所述上盖设有供所述顶触部穿出的通孔，所述底盖设有齿条部穿出的穿孔。一方面，通过设置的导向座限制所述顶杆的上下位移范围，提高控制效果；另一方面，导向座与下水阀为对位设置，进而提高顶杆与下水阀之间的同心度，让顶杆准确地对位下水阀，并顶触下水阀开闭，增强联动性能。另外，所述底盖设置的穿孔，使得顶杆回收下移时，顶杆的齿条部下端可自该穿孔穿出，既确保了顶杆的垂直度，又能缩小所述导向座的整体体积，进而节省导向座的占用空间。
进一步的，所述导向柱上开设有线形开口，所述齿条部侧面的齿条伸出所述线形开口。所述线形开口作用在于，一方面通过线形开口的开口长度设置限制顶杆的上下位移的最大行程；另一方面，由于所述齿条部侧面的齿条自线形开口穿出与齿轮啮合，使得顶杆可保持垂直状态而上下位移。
再进一步的，所述导向柱上还设有导轨，所述顶杆设有与所述导轨嵌接的凸块，以使所述顶杆随导轨方向线性运动。为了加强顶杆的垂直位移，在导向座侧壁设置所述导轨，而且顶杆与之配合设置嵌接所述导轨的凸块，使得顶杆随导轨方向线性位移，进一步提高对顶杆活动作控制，确保顶杆运动时保持垂直状态，提高与下水阀顶触的同心度。
在上述基础上，所述凸块设有三个，且所述三个凸块和齿条部侧面的齿条环绕顶杆设置，相邻凸块或者相邻的凸块与齿条之间相互垂直；所述导向柱上配合三个凸块设置相应的导轨。让顶杆设置在导向座内，从平衡的四个方向具有与导向座上的导轨和线形开口嵌接的凸块和齿条，让顶杆的导向设置更平衡，有效地提高顶杆位移运动的稳定性。
由于加湿器的底座上需要设置开孔，让顶杆穿出与所述下水阀顶触配合，但无论开孔与顶杆之间如何紧密配合，必然存在缝隙，让水液从该缝隙渗入底座内部，导致内部电机或电路板损坏。为了解决防止缝隙渗水对底座内部的影响，设置相应的防水结构。
本发明还包括密封所述通孔的防水活动套，所述防水活动套包括套柱，以及固定连接在所述套柱外周的伸缩膜，所述套柱底部设有所述伸缩膜围绕而成的凹部，所述凹部与顶杆的顶触部套接；所述伸缩膜呈向下凹陷状，且所述伸缩膜的外周沿密封连接在通孔的孔壁上。所述防水活动套具有可变形的伸缩膜，该伸缩膜呈向下凹陷状设置，可配合顶杆的位移运动而拉伸变形，在确保密封通孔的同时，又不影响顶杆的上下位移行程，有效地起到防水作用，保障下水控制效果。
再进一步的，所述上盖设有围闭所述底座开孔的套环，所述套环与所述通孔之间设有插槽，所述底座的开孔外设有与所述插槽插接的凸环，所述凸环内设有台阶，所述台阶与通孔孔壁配合夹持所述伸缩膜的外周沿；所述套环外还设有对称设置的固定耳，所述固定耳上设有螺孔，供安装连接底座的螺钉固定。为了进一步加强防水性能及同时对所述导向座的固定效果，所述导向座的上盖设置有围闭所述底座开孔的套环，而且通过设置所述插槽，与开孔外设置的凸环插接固定，并通过所述凸环内的台阶与通孔孔壁配合夹持所述伸缩膜外周沿，形成密闭结构，有效地阻隔渗入的水液，加强防水性能。所述套环还设置相应固定耳，供安装固定螺钉，以使整个导向座固定于底座内，提高固定效果。
本发明通过采用电机替代电磁阀而克服电磁阀工作过程中产生的技术问题，但是采用电机也存在一定缺陷，该缺陷是在加湿器断电时没法自动复位关闭下水阀，导致加湿器内部水满溢出。这种情况一般发生在使用加湿器时，加湿器刚好处于补水过程中断电。该断电有可能是用户拨电关机而断电，或者刚好遇上市电停电而断电。如果在上述补水过程中断电，将没法为电机供电完成复位，导致下水阀一直被顶杆顶起呈打开状态，水箱持续下水，最终导致加湿器内部水满溢出，或者水位过高下次使用时没法雾化，不能正常工作。
为此，本发明还提供一种用于所述加湿器的控制装置，包括电源板，还包括与所述电源板电性连接的过零单元、控制单元以及储能供电单元；
所述过零单元用于从交流电源的输出端取得方波信号，并将所述方波信号提供给控制单元；
所述储能供电单元用于向电机供给电源；
所述控制单元的过零检测端与所述过零单元相连，所述控制单元的控制信号端和电机相连；所述控制单元检测到所述方波信号消失时向电机发送复位信号，储能供电单元向电机供电以使电机驱动齿轮旋转带动齿条部和顶触部下移，以关闭下水阀。
进一步的，所述控制单元包括电性连接的单片机和电机驱动芯片，所述单片机与所述过零单元电性连接，所述电机驱动芯片与电机电性连接；
所述储能供电单元包括电性连接的二极管和电容器，所述二极管的一端与电源板连接，所述电容器的另一端与电机连接；
所述过零单元包括依次串接的第一压敏电阻、第二压敏电阻和光耦合器，所述第一压敏电阻的一端与交流电源连接，所述光耦合器的另一端与单片机连接。
在上述基础上，还提供一种应用所述加湿器控制装置的控制方法，至少包括如下步骤：
s1:过零单元获取交流电源的方波信号；
s2:控制单元检测所述方波信号，并在方波信号消失时向电机发送复位信号；
s3:储能供电单元对电机进行放电以使电机驱动齿轮旋转带动齿条部和顶触部下移，以关闭下水阀。
加湿器在交流电源供电状态正常工作时，所述储能供电单元的电容器进行充电储能。所述过零单元在交流电源供电状态下获取方波信号，所述控制单元检测该方波信号，并当方波信号消失时，判断加湿器为断电状态，向电机发送复位信号。所述储能供电单元释放电容器电能供给所述电机，以使所述电机驱动齿轮旋转带动齿条部和顶触部下移，及时关闭下水阀，制止水箱持续下水，防止加湿器内水满溢出，或者水位过高，影响下次通电时加湿器没法正常工作。
附图说明
图1为本发明一种加湿器的结构视图；
图2为本发明加湿器的局部结构视图；
图3为图1的a部放大视图；
图4为本发明加湿器的下水控制结构视图；
图5为本发明加湿器的防水活动套与导向座的组装结构视图；
图6为本发明加湿器的防水活动套与导向座的组装状态剖视图；
图7为本发明加湿器的导向座与顶杆的组装关系爆炸图；
图8为本发明加湿器的控制装置的模块结构示意图；
图9为本发明加湿器的控制装置的电路图；
图10为本发明加湿器的控制方法流程图。
具体实施方式
结合附图说明本发明的一种加湿器、加湿器控制装置以及该控制装置的控制方法。
如图1至3所示，该加湿器为上加水式加湿器，包括水箱1和底座2，所述底座2内设有蒸汽发生腔21和雾化器22，所述水箱1底部设有向蒸汽发生腔21补水的下水阀3，还包括与所述下水阀3配合控制补水量的下水控制结构。
所述下水控制结构包括水位传感器4、电机5、齿轮6以及与下水阀3顶触配合的顶杆7，所述水位传感器4设于蒸汽发生腔21内，所述齿轮6与电机5的驱动轴固定连接，所述顶杆7包括固定连接的齿条部71和顶触部72，所述齿条部71与齿轮6啮合，所述底座2设有供所述顶触部72穿出与下水阀3顶触的开孔23；所述电机5根据水位传感器4的信号通过齿轮6和齿条部71选择性地使所述顶杆7上下移动，以开闭所述下水阀3，控制进入所述蒸汽发生腔21的补水量。
本发明的加湿器，通过设置电机5在水位传感器4的信号驱动齿轮6旋转，与顶杆7的齿条部71啮合运动，从而使得顶杆7选择性地上下位移，与所述下水阀3顶触配合，控制下水阀3开闭，实现下水控制。所述电机5可以优选采用步进电机，以电机5作为驱动力，替代传统的电磁阀驱动结构，降低造价成本；而且电机5小巧，可节省内部占用空间，减轻整机重量，使得整机体积可更小巧。而且电机的功耗小，通常只有3w左右，在工作过程中不存在电磁阀的吸合噪音，有效地克服采用电磁阀的技术问题。
另外，针对下水阀3的使用老化或生产公差产生的下水控制问题,特别是弹簧的张力不可控问题，导致下水阀3的活动行程不同，影响顶杆7与下水阀3配合的顶触控制效果。本发明采用电机5驱动齿轮6旋转，与顶杆7齿条部71啮合联动，控制顶杆7的位移行程。所述水位传感器4检测蒸汽发生腔21的水量，当水量不足时发出信号，驱使电机5驱动齿轮6按一方向旋转，通过齿轮6与顶杆7齿条部71的啮合运动，控制顶杆7上移顶起下水阀3，以使下水阀3打开进行补水；当水量满足时水位传感器4再发出信号，驱使电机5驱动齿轮6以反方向旋转，在齿轮6与顶杆7齿条部71的啮合运动下，控制顶杆7下移脱离下水阀3，以使下水阀3复位关闭，及时制止下水，实现有效的下水控制。
一方面，通过电机驱动齿轮6旋转与顶杆7的齿条部71啮合运动，从而控制顶杆7的上下位移运动，使得顶杆7的行程长，能有效地地将下水阀3完全顶起打开或回收闭合控制下水量。
另一方面，通过顶杆7的齿条部71与齿轮6啮合的连接结构，联动性能好，让顶杆7活动更顺畅。而且，随着齿轮6的旋转与齿条部71啮合运动，能有效地让顶杆7可保持垂直地上下位移，确保顶杆7与下水阀3之间对位的同心度，提高下水控制效果。
为了加强对所述顶杆7的活动控制，使得顶杆7能与所述下水阀3准确对位配合控制下水。如图1至3所示，还包括与所述下水阀3对位设置的导向座8，所述导向座8一方面限制所述顶杆7的上下位移范围，提高控制效果；另一方面，导向座8与下水阀3为对位设置，确保顶杆7与下水阀3之间的同心度，让顶杆7准确地对位下水阀3，顶触下水阀3开闭，增强联动性能。
具体地，如图4至7所示，所述导向座8包括上盖81、导向柱82以及底盖83。
所述上盖81设有供所述顶触部72穿出的通孔811；
所述导向柱82为容纳所述顶杆的中空柱体，其上设有线形开口821和导轨822；
所述底盖83设有供所述齿条部71下端穿出的穿孔831，使得顶杆7回收下移时，顶杆7的齿条部71下端可自该穿孔831穿出，既确保了顶杆7的垂直度，又能缩小所述导向座8的整体体积，节省整个导向座8的占用空间。
相配合地，如图7所示，所述齿条部71侧面的齿条73从所述线形开口821伸出与所述齿轮6啮合，通过线形开口821使得顶杆7保持垂直状态而上下位移。
所述顶杆7还设有与所述导轨822嵌接配合的凸块74，以使所述顶杆7随导轨822方向线性运动，加强顶杆7的位移保持垂直状态，进一步提高对顶杆7的活动控制效果，确保顶杆7运动时与下水阀3顶触的同心度。
优选地，所述凸块74设有三个，且所述三个凸块74和齿条部71侧面的齿条73环绕顶杆7设置，相邻凸块74或者相邻的凸块74与齿条73之间相互垂直；所述导向柱82上配合三个凸块74设置相应数量的导轨822。让顶杆7的导向设置更平衡，有效地提高顶杆7位移运动的稳定性。
为了解决加湿器底座2上开设供顶杆7的顶触部72穿出与下水阀3顶触配合的开孔23渗水问题，设置相应的防水结构，如图2至6所示，在所述导向座8上还包括密封所述通孔811的防水活动套9，所述防水活动套9包括套柱91，以及固定连接在所述套柱91外周的伸缩膜92，所述套柱91底部设有所述伸缩膜92围绕而成的凹部910，所述凹部910与顶杆7的顶触部72套接，与顶触部72一起联动，顶触控制下水阀3开闭。
所述伸缩膜92呈向下凹陷状，且所述伸缩膜92的外周沿密封连接在通孔811的孔壁上。所述伸缩膜92具有可变形特性，且呈向下凹陷状设置，可配合顶杆7的位移运动而拉伸变形，在确保密封通孔811的同时，又不影响顶杆7的上下位移行程，保障下水控制效果，有效地隔离从底座2开孔23渗入的水液，避免水液渗入底座2内部，对电机5或电路板等造成损坏。
为了进一步加强防水性能及同时对所述导向座8的固定效果，如图3、5至7所示，所述上盖81设有围闭所述底座2开孔23的套环810，所述套环810与所述通孔811之间设有插槽812，所述底座2的开孔23外设有与所述插槽812插接的凸环24，所述凸环24内设有台阶241，所述台阶241与通孔811孔壁配合夹持所述伸缩膜92的外周沿。其中，所述凸环24与插槽812的插接固定，且所述凸环24内的台阶241与通孔811孔壁配合夹持所述伸缩膜92外周沿，形成密闭结构，有效地阻隔渗入的水液，加强防水性能。
所述套环810外还设有对称设置的固定耳813，所述固定耳813上设有螺孔814，供安装连接底座2的螺钉固定，以使整个导向座8固定于底座2内，提高固定效果。
优选地，如图1所示，所述水位传感器4为磁簧管感应装置，包括磁簧管41以及与磁簧管41套接的浮环42，所述浮环42内壁设有与所述磁簧管41感应配合的磁感面。所述浮环42在蒸汽发生腔21内随水位变化而位移，触发磁簧管41发出相应的信号，以使所述电机5根据接收的信号启动，作相应的下水控制。
为了克服采用电机，在加湿器补水过程中断电时没法自动复位关闭下水阀，导致加湿器内部水满溢出的缺陷。如图8至9所示，本发明还提供一种用于上述加湿器的控制装置，包括电源板，以及与所述电源板电性连接的过零单元、控制单元以及储能供电单元。
所述过零单元用于从交流电源的输出端取得方波信号，并将所述方波信号提供给控制单元；
所述储能供电单元用于向电机供给电源；
所述控制单元的过零检测端与所述过零单元相连，所述控制单元的控制信号端和电机相连；所述控制单元检测到所述方波信号消失时向电机发送复位信号，储能供电单元向电机供电以使电机驱动齿轮旋转带动齿条部和顶触部下移，以关闭下水阀。
具体地，所述控制单元包括电性连接的单片机和电机驱动芯片，所述单片机与所述过零单元电性连接，所述电机驱动芯片与电机电性连接，控制电机运转。所述电机驱动芯片优选采用uln2003型号的高耐压、大电流复合晶体管；所述单片机通过四相八拍运行方式(即a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a)发送指令到uln2003电机驱动芯片，然后再通过uln2003电机驱动芯片内部的达林顿电路驱动电机转动。
所述储能供电单元包括电性连接的二极管和电容器，所述二极管的一端与电源板连接，所述电容器的另一端与电机连接，用于消除电容器释放电能时的浪涌。所述电容器优选采用3300uf型号的大电容器，以便在加湿器断电时提供充足的电能给电机供电复位。所述二极管优选采用1n4007型号的二极管，有效地防止大电容器的电能释放给其它电路使用，并限制从所述电容器释放的电能仅向所述电机供电。
所述过零单元包括依次串接的第一压敏电阻rz1、第二压敏电阻rz2和光耦合器，所述第一压敏电阻的一端与交流电源连接，所述光耦合器的另一端与单片机连接。光耦合器用于加湿器在交流电源供电状态时产生所述方波信号，所述第一压敏电阻rz1和第二压敏电阻rz2用于稳定该方波信号的持续状态，将该周期方波信号维持在20ms左右，以使所述控制单元的单片机检测该方波信号的存在，确定加湿器处于通电状态，若方波信号消失将确认为断电状态。
在上述基础上，还提供一种应用上述控制装置的控制方法，如图10所示，包括如下步骤：
s1:过零单元获取交流电源的方波信号；
s2:控制单元检测所述方波信号，并在方波信号消失时向电机发送复位信号；
s3:储能供电单元对电机进行放电以使电机驱动齿轮旋转带动齿条部和顶触部下移，以关闭下水阀。
其中，所述储能供电单元在加湿器处于交流电源供电状态下作充电，所述电容器作充电储能。所述控制单元检测所述过零单元的方波信号，若该方波信号消失，则判断加湿器为断电状态，释放所述储能供电单元的电能供给所述电机，以使电机作复位操作。
通过上述步骤，有效地检测加湿器的通电状态，当断电时及时控制电机复位，关闭下水阀，防止加湿器内水满溢出，或者水位过高，影响下次通电时加湿器没法雾化，不能正常使用的问题。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。