一种电子座便器及其即热式加热器的加热控制方法与流程

本发明涉及一种即热式加热器的加热控制方法及采用该加热控制方法的电子座便器。
背景技术：
：现如今电子座便器越来越被用户所接受，其将自来水加热后对人体部位进行冲洗，相关技术中电子座便器对冲洗水的加热方式也多种多样，主要包括即热式加热方式和储热式加热方式。其中即热式的加热方式有较明显的优势，越来越多的电子座便器采用此方式对水进行加热。即热式的加热方式就是要尽可能的快速达到目标温度，减少用户等待的时间，同时水温不至于过低、过高，避免水温波动大，水温到达稳定的时间长短影响到用户的使用体验。现有技术通常是增加一电压检测模块，通过电压检测模块检测到实际电压值，从而计算出加热功率以对水进行加热控制。现有技术需要增加电压检测模块，增加了产品成本，也增加了故障点。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供一种即热式加热器的加热控制方法及采用该加热控制方法的电子座便器，其无需增加电压检测模块也能获得实际电压值，进而实现对水的加热控制，更节约成本。根据本发明的一个方面，提供一种即热式加热器的加热控制方法，包括以下步骤：s1、初始时，设定加热器的出水目标温度t目标，开启加热器的进水阀进行进水；s2、获取加热器的进水流量l和进水温度tin；通过以下公式计算出加热器所需的功率p：p＝c*l*(t目标-tin)其中c为水的比热容；使加热器的功率设定为p对水进行加热；s3、每隔预定的时间间隔△t，重复步骤s2；并且，每隔预定的时间间隔△t，读取加热器的出水温度tout；s4、根据k＝t1-t2，获得若干个k值的平均值k平均其中，k为温升斜率；t1为前一次测得的tout；t2为后一次测得的tout；s5、将标准电压v标准下获得的k平均定义为k标准，对标准电压v标准及其对应的k标准进行预先存储，将实际电压v实际下获得的k平均定义为k实际；根据k实际/v实际2＝k标准/v标准2，获得加热器的实际电压值v实际；s6、利用v实际计算所需的加热功率对水进行加热控制。优选的，步骤s6中，进一步包括：判断加热器的出水温度是否达到出水目标温度t目标，当加热器的出水温度未到达t目标时，利用v实际计算所需的加热功率对水进行加热，当加热器的出水温度到达t目标时，则采用pid进行调整加热功率以对水进行加热，直到用水结束。优选的，用水结束后，控制进水阀继续进水预定时间，然后再关闭进水阀。优选的，加热器的进水口和出水口设置在加热水箱的同一侧，加热元件设置在加热水箱中，加热水箱中的水流大致呈环形状流动。根据本发明的另一方面，提供一种采用上述任一项所述的加热控制方法的电子座便器，包括即热式的加热器、用于对所述加热器的进水温度进行检测的进水温度传感器、用于对所述加热器的出水温度进行检测的出水温度传感器和用于检测所述加热器的进水流量的流量计。本发明的有益效果为：本发明通过测得的加热器进水流量l，进水温度tin，出水温度tout，计算出温升斜率k与加热功率p的关系，以及温升斜率k与出水温度tout的关系，从而计算获得加热器的实际电压。本发明无需增加电压检测模块也能获得实际电压值，进而实现对水的加热控制，更节约成本。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明一实施例的即热式加热器的结构示意图；图2为本发明一实施例的即热式加热器的加热控制方法的流程示意图；图3为图2所示流程示意图中步骤s6包括的步骤示意图。图4为环形水流水温的线性梯度变化图；图5为出水水温tout三项式函数拟合出的温升曲线图；图6为出水水温tout呈现线性变化时，拟合出的温升直线图。图中：10-加热水箱；11-进水口；12-出水口；20-加热元件；30-进水阀；40-流量计；50-进水温度传感器；60-出水温度传感器。具体实施方式为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。请查阅图1，图1示出了本发明一个实施例的一种即热式加热器的结构示意图，包括加热水箱10、加热元件20、进水阀30、流量计40、进水温度传感器50、出水温度传感器60。加热水箱10具有进水口11和出水口12,加热元件20设置在加热水箱10中用于对加热水箱10中的水进行加热，进水阀30控制加热水箱10的进水或停水，流量计40用于检测加热水箱10的进水流量l，进水温度传感器50用于检测加热水箱10的进水温度tin，出水温度传感器60用于检测加热水箱10的出水温度tout。加热器的进水口11和出水口12设置在加热水箱10的同一侧，加热元件20设置在加热水箱10中，加热水箱10中的水流大致呈环形状流动。以下对加热水箱10中的水流运动、热梯度的变化进行模拟分析：假设加热元件20提供的热量均匀的被其周边的水吸收，水流从进水口11到出水口12形成一个闭合的环形水流，进水口11流进的水与环形水流进行混合。通过分析建模将加热水箱10中的环形水流分为若干个区间，这里具体是分为24个区间，加热元件20的热量均匀地被水吸收，水吸收的热量表示为q吸收；每个区间上的水的热量都是前一次水的热量+加热元件释放的热量+前一区间的水的热量，混合后流到下一个区间；也即，其中为当前的水的热量值、为前一区间的水的热量值、为前一次的水的热量值，也即，k＝q吸收*(((2n-1-1)/2n)+((2n-2-1)/2n-1)/2-((2n-3-1)/2n-2)/4...+1/2n-1当n>6时，((2n-1-1)/2n)>0.48；当n→∞时，((2n-1-1)/2n)→0.5；当n→∞时,k∝0。可见，k值与q吸收有关，当q吸收为固定值时(加热功率p及进水流量l固定时)，k值随着的n的增大后再减小，直到趋近于0；可见，在水流路径上，与进水口11处的混合水越远的区间，其加热过程越长，其温度越高，出水口12的水温趋于稳定，环形水流上各个区间的水温沿水流的流动方向呈线性变化，其水温变化公式为：y＝1.4x+15(其中，y为当前区间的水温，x为前一区间的水温)，水温的线性梯度变化详见图4。通过模型分析出水水温tout的变化，出水水温tout呈现三项式函数曲线拟合，y＝0.0002x3-0.0368x2+1.7713x+12.454(其中，y为当前区间的水温，x为前一区间的水温)，其拟合出的温升曲线图详见图5(其中，横轴表示前一区间的水温，纵轴表示当前区间的水温)。将环形水流分割出的24个加热区间，从进水口11开始序号依次递增，当区间n的序号小于12时，出水水温tout呈现线性变化，出水水温tout的变化公式为：y＝1.2059x+14.112，其温升斜率k＝1.2059，该线性公式拟合出的温升直线图详见图6(其中，横轴表示区间序号n，纵轴表示出水水温tout)。每隔0.4秒读取一次出水温度值tout并计算其温升与目标温升的比例值m,m＝(t1-t2)/(t目标-tin)*100；m值根据加热的时间加长先增大后减小，在3.6s处达到最大，在不同电压下均为此时最大；t1为当前的出水温度值tout，t2为前一次的出水温度值tout，t目标为设定的出水目标温度值，tin为进水温度值，例如tin＝15℃，t目标＝40℃得到的温升斜率值k表，如下；读取2s到4.4s之间的温升比例值m，得到m的平均值m平均，并且得到在不同进水温度tin和不同电压下的m平均表；重新换算得到2s到4.4s的这段时间对应的温升斜率k平均：k平均＝m平均*(t目标-tin)/100,在温升曲线中此段线性部分的温升斜率k在同一电压下大致相等，具体列表如下：以220v的电压作为标准电压值，220v下的数据作为标准值，其它电压下的数据与220v下的数据进行比较，发现温升斜率k的比值与加热功率的比值数据是一致的，见下表中第二行和第四行的对应比值：电压187v198v220v235v254v功率的比值0.720.811.001.141.33k值0.88840.99111.22351.39381.6301k的比值0.730.811.001.141.33由此，可以得出：k实际/k标准＝p实际/p标准，p为加热功率；由于，p实际＝v实际2/r，p标准＝v标准2/r，r为电阻；因此，可以获得：k实际/v实际2＝k标准/v标准2；而由于，m＝(t1-t2)/(t目标-tin)*100，将m的表达式带入下式：k平均＝m平均*(t目标-tin)/100则，k＝(t1-t2)*[(t目标-tin)/100]/[(t目标-tin)*100]＝t1-t2采用上述公式，在预先存储有v标准对应的k标准后，只要测得k实际，则可以计算出实际的电压值v实际，从而可以利用v实际计算所需的加热功率以对水进行加热控制。具体的，如图2所示，本实施的即热式加热器的加热控制方法，包括以下步骤：s1、初始时，设定加热器的出水目标温度t目标，开启加热器的进水阀30进行进水；s2、获取加热器的进水流量l和进水温度tin；通过以下公式计算出加热器所需的功率p：p＝c*l*(t目标-tin)其中c为水的比热容；使加热器的功率设定为p对水进行加热；s3、每隔预定的时间间隔△t，重复步骤s2；并且，每隔预定的时间间隔△t，读取加热器的出水温度tout；s4、根据k＝t1-t2，获得若干个k值的平均值k平均其中，k为温升斜率；t1为前一次测得的tout；t2为后一次测得的tout；s5、将标准电压v标准下获得的k平均定义为k标准，对标准电压v标准及其对应的k标准进行预先存储，将实际电压v实际下获得的k平均定义为k实际；根据k实际/v实际2＝k标准/v标准2，获得加热器的实际电压值v实际；s6、利用v实际计算所需的加热功率对水进行加热控制。如图3所示，步骤s6中，进一步包括：判断加热器的出水温度是否达到出水目标温度t目标，当加热器的出水温度未到达t目标时，利用v实际计算所需的加热功率对水进行加热，当加热器的出水温度到达t目标时，则采用pid进行调整加热功率以对水进行加热，直到用水结束。优选的，用水结束后，控制进水阀继续进水预定时间，然后再关闭进水阀，这样可以对加热元件20起到保护作用。加热器的进水口11和出水口12设置在加热水箱10的同一侧，加热元件20设置在加热水箱10中，加热水箱10中的水流大致呈环形状流动。需要说明的是，上述实施例以加热水箱10中的水流大致呈环形状流动为例进行详细说明，但本发明不限于加热水箱10中的水流大致呈环形状流动的结构，其同样适用于其他水流方式的加热器，比如加热器的进水口11和出水口12分别设置在加热水箱10的两端，水流从加热水箱10的一端进，从加热水箱10的另一端出，水流未形成闭合回路的情形也是适用的。至此，已经详细描述了本发明的各个实施例。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实现这里公开的技术方案。在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。当前第1页12