一种杯子的无水检测方法与流程

本发明属于生活用品领域，具体是一种杯子的无水检测方法。

背景技术：

市场上现有的智能马克杯没有无水检测的功能，在马克杯放在桌子上的时候，需要将杯子盖打开或者将杯子做成透明的才可观察、判断杯子内是否有水，比较麻烦。

技术实现要素：

本发明提供了一种杯子的无水检测方法，解决杯子放在桌上不知道杯子内是否有水的问题。

为解决上述问题，本发明提供技术方案如下：一种杯子的无水检测方法，包括：

每隔固定时间采集和记录设于杯子底部的发热片的温度、位于靠近所述杯子底部的低水位处的温度以及位于所述低水位上方的高水位处的温度进行缓存，然后将所述发热片和所述高水位、所述低水位处当前的温度与预设的温度值一比较，判断所述发热片和所述高水位、所述低水位处中任意一处当前的温度是否高于预设的温度值一；如果判断结果为是，则输出无水结果到位于所述杯子上的显示屏，并停止无水检测。

所述显示屏位于所述杯子的侧壁，所述固定时间为0.5秒，所述预设的温度值一为99℃。

如果判断所述发热片和所述高水位、所述低水位处中的任意一处当前的温度不高于预设的温度值一，则利用所述发热片当前的温度减去所述低水位处当前的温度获得第一温度差并与设定差值一比较，判断所述第一温度差是否低于所述设定差值一；如果判断所述第一温度差不低于所述设定差值一，则将所述发热片加温并采集所述发热片加温时连续的所述固定时间间隔的三个温度依先后顺序分别设为第一、第二、第三温度，利用所述的第二温度与第一温度计算斜率值一，利用所述第三温度与第二温度计算斜率值二，将所述斜率值一和所述斜率值二与预设斜率值一比较，判断所述斜率值一和所述斜率值二是否大于所述预设斜率值一；如果判断结果为是，则输出无沉淀物且无水结果到所述显示屏，并停止无水检测；如果判断结果为否，则输出有沉淀物且有水到所述显示屏，并停止无水检测。

所述设定差值一为15℃，所述预设斜率值一为60。

如果判断所述第一温度差低于所述设定差值一，则利用所述发热片当前的温度与所述发热片当前的温度前后各至少两个温度计算温度差；

利用所述发热片当前的温度减去所述发热片当前的温度的前一个温度获得第二温度差；利用所述发热片当前的温度的前一个温度减去所述发热片当前的温度的前二个温度获得第三温度差；利用所述发热片当前的温度的后一个温度减去所述发热片当前的温度获得第四温度差；利用所述发热片当前的温度的后二个温度减去所述发热片当前的温度的后一个温度获得第五温度差；

利用所述发热片当前的温度与所述发热片当前的温度前后各至少两个温度拟合温度曲线，然后将所述第二温度差和第三温度差的绝对值与设定差值二比较，将所述第四温度差和第五温度差的绝对值与设定差值三比较，将所述拟合温度曲线与预设的两条温度曲线比较，判断所述第二温度差和第三温度差的绝对值是否大于设定差值二、所述第四温度差和第五温度差的绝对值是否小于设定差值三、所述拟合温度曲线是否趋近所述预设的两条温度曲线中的任意一条温度曲线；

如果判断所述第二温度差和第三温度差的绝对值大于设定差值二、所述第四温度差和第五温度差的绝对值小于设定差值三、所述拟合温度曲线趋近所述预设的两条温度曲线中的一条温度曲线，则输出有水结果到所述显示屏，并停止无水检测；

如果判断所述第二温度差和第三温度差的绝对值不大于设定差值二或所述第四温度差和第五温度差的绝对值不小于设定差值三或所述拟合温度曲线不趋近所述预设的两条温度曲线中的任意一条温度曲线，则通过设在所述杯子上的三轴加速度传感器采集所述杯子当前的倾斜度信息，所述杯子当前的倾斜度信息用所述三轴加速度传感器当前的z轴坐标值表示，当所述杯子正常放在桌子上时所述杯子当前的倾斜度信息为预设的倾斜度信息三；当所述杯子侧倒在桌子上时所述杯子当前的倾斜度信息为预设的倾斜度信息一；当所述杯子的杯口向下倾倒时所述杯子当前的倾斜度信息为预设的倾斜度信息四；比较所述杯子当前的倾斜度信息与预设的倾斜度信息一，判断所述杯子当前的倾斜度信息是否大于所述预设的倾斜度信息一；如果判断结果为是，则输出无水结果到所述显示屏，并停止无水检测。

所述设定差值二为5℃，所述设定差值三为1.5℃，所述预设的两条温度曲线分别为所述杯子在空杯杯身温度为35℃时加入50℃的水和加入20℃的水测得的所述发热片的温度变化曲线；所述预设的倾斜度信息一为所述三轴加速度传感器的z轴坐标值等于零，所述预设的倾斜度信息三为所述三轴加速度传感器(15)的z轴坐标值等于负二五零，所述预设的倾斜度信息四为所述三轴加速度传感器(15)的z轴坐标值大于零。

如果判断所述杯子当前的倾斜度信息不大于所述预设的倾斜度信息一，则采集所述低水位处当前的温度、所述显示屏当前的状态信息，比较所述低水位处当前的温度与预设的温度值二、所述杯子当前的倾斜度信息与预设的倾斜度信息二，判断所述低水位处当前的温度是否小于所述预设的温度值二、所述杯子当前的倾斜度信息是否小于所述预设的倾斜度信息二、所述显示屏当前是否处于亮的状态；如果判断所述低水位处当前的温度小于所述预设的温度值二、所述杯子当前的倾斜度信息小于所述预设的倾斜度信息二、所述显示屏当前处于亮的状态，则将所述发热片进行加热升温或自然降温斜率检测，计算所述发热片在加热升温或自然降温过程中温度变化的斜率值三，判断所述斜率值三是否在预设的斜率范围内；如果判断结果为是，则输出无水结果到所述显示屏，并停止无水检测；如果判断结果为否，则输出判断结果为有水到所述显示屏，并停止无水检测。

所述预设的温度值二为40℃，所述预设的倾斜度信息二为所述三轴加速度传感器的z轴坐标值为负一八零，所述预设的斜率范围为无水时斜率<0或斜率>40，有水时斜率>40。

如果所述低水位处当前的温度不小于所述预设的温度值二或所述杯子当前的倾斜度信息不小于所述预设的倾斜度信息二或所述显示屏当前不处于亮的状态，则判断所述杯子当前的倾斜度信息是否等于预设的倾斜度信息三、所述显示屏当前是否处于亮的状态；

如果判断所述杯子当前的倾斜度信息不等于预设的倾斜度信息三或所述显示屏不处于亮的状态，则直接结束无水检测；

如果判断所述杯子当前的倾斜度信息等于预设的倾斜度信息三、所述显示屏当前处于亮的状态，则将所述发热片进行加热升温或自然降温斜率检测，计算所述发热片在加热升温或自然降温过程中温度变化的斜率值四，判断所述斜率值四是否在所述预设的斜率范围内；如果判断结果为是，则输出无水结果到所述显示屏，并停止无水检测；如果判断结果为否，则输出判断结果为有水到所述显示屏，并停止无水检测。

所述预设的倾斜度信息三为所述三轴加速度传感器的z轴坐标值为负二五零，所述预设的斜率范围为无水时斜率<0或斜率>40，有水时斜率>40。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过采集设在杯子底部的发热片的温度以及杯子的高、低水位处的温度，然后将所述发热片和所述高水位、所述低水位处当前的温度与预设的温度值一比较，根据比较结果判断出杯内是否无水，将判断结果显示在显示屏上，不用打开杯盖或者将杯子设计成透明的就可以知道杯子内是否无水，更加方便使用。

【附图说明】

图1为本发明实施例的正面图。

图2为本发明实施例的剖视图。

图3为本发明实施例的仰视图。

图4为本发明实施例执行无水判断的程序框图。

图5为本发明实施例杯子空杯杯身温度为35℃时分别加入50℃和20℃的水后的温度变化曲线图。

图6为本发明实施例杯子内在有水和无水时加热升温情况下发热片的温度变化曲线。

图7为本发明实施例杯子内在有水和无水时自然降温情况下发热片的温度变化曲线。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例：请参阅附图1至附图7，本实施例是一种杯子的无水检测方法，检测程序按照附图4所示来进行，包括以下步骤：

每隔固定时间采集和记录设于杯子1底部的发热片11的温度、位于靠近所述杯子1底部的低水位12处的温度以及位于所述低水位12上方的高水位13处的温度进行缓存，所述固定时间为0.5秒，然后将所述发热片11和所述高水位13、所述低水位12处当前的温度与预设的温度值一比较，所述预设的温度值一为99℃，判断所述发热片11和所述高水位13、所述低水位12处中任意一处当前的温度是否高于预设的温度值一；如果判断结果为是，则输出无水结果到位于所述杯子1上的显示屏14，并停止无水检测，所述显示屏14位于所述杯子1的侧壁，见附图1。当所述发热片11和所述高水位13、所述低水位12处中的一处的温度高于99℃时，说明杯子内无水或水被蒸干，导致温度过高，因而可以通过判断所述发热片11和所述高水位13、所述低水位12处中的任意一处的温度是否高于99℃可以判断杯子内有无水。当检测到无水时，可以停止杯子的保温加热，避免持续保温加热导致的杯子底部因高温而烧坏，同时也避免了杯子内的水蒸发完还在继续保温导致的不必要的电能损耗。

如果判断所述发热片11和所述高水位13、所述低水位12处中的任意一处当前的温度不高于预设的温度值一，则利用所述发热片11当前的温度减去所述低水位12处当前的温度获得第一温度差并与设定差值一比较，判断所述第一温度差是否低于所述设定差值一；如果判断所述第一温度差不低于所述设定差值一，所述设定差值一为15℃，则将所述发热片11加温并采集所述发热片11加温时连续的所述固定时间间隔三个的温度依先后顺序分别设为第一、第二、第三温度，利用所述的第二温度与第一温度计算斜率值一，利用所述第三温度与第二温度计算斜率值二，将所述斜率值一和所述斜率值二与预设斜率值一比较，所述预设斜率值一为60；判断所述斜率值一和所述斜率值二是否大于预设斜率值一；如果判断结果为是，则输出无沉淀物且无水结果到所述显示屏14，并停止无水检测；如果判断结果为否，则输出有沉淀物且有水到所述显示屏14，并停止无水检测。当杯子1内的水下降到低水位12处时，水面的温度会比杯子1底部的温度高，通过比较杯子底部发热片11和低水位12处的温度的差是否符合差值来判断杯子1内是否有水。利用发热片的升温斜率来判断杯子底部是否有沉淀物，是根据当杯子底部有无沉淀物时，发热片的升温斜率不一样；当杯子底部有沉淀物时，发热片的温度因沉淀物的阻碍上升的比较慢，因此斜率比较小；当杯子底部无沉淀物时，发热片的温度因没有沉淀物的阻碍上升的比较快，因此斜率比较大；所以对发热片进行加温斜率检测可以根据斜率值判断出杯子底部有无沉淀物。进行有无沉淀物判断是为了防止杯子因用于冲泡豆奶、咖啡、茶叶、燕麦等食品时，继续保温导致出现的沉淀烧糊和有沉淀物时传热慢导致误判为无水的现象。当检测到无水时，可以停止杯子的保温加热，避免持续保温加热导致的杯子底部因高温而烧坏，同时也避免了杯子内的水蒸发完还在继续保温导致的不必要的电能损耗。

如果判断所述第一温度差低于所述设定差值一，则利用所述发热片11当前的温度与所述发热片11当前的温度前后各至少两个温度计算温度差；

利用所述发热片11当前的温度减去所述发热片11当前的温度的前一个温度获得第二温度差；利用所述发热片11当前的温度的前一个温度减去所述发热片11当前的温度的前二个温度获得第三温度差；利用所述发热片11当前的温度的后一个温度减去所述发热片11当前的温度获得第四温度差；利用所述发热片11当前的温度的后二个温度减去所述发热片11当前的的后一个温度获得第五温度差；

利用所述发热片11当前的温度与所述发热片11当前的温度前后各至少两个温度拟合温度曲线，然后将所述第二温度差和第三温度差的绝对值与设定差值二比较，所述设定差值二为5℃，将所述第四温度差和第五温度差的绝对值与设定差值三比较，所述设定差值三为1.5℃，将所述拟合温度曲线与预设的两条温度曲线比较，判断所述第二温度差和第三温度差的绝对值是否大于设定差值二、所述第四温度差和第五温度差的绝对值是否小于设定差值三、所述拟合温度曲线是否趋近所述预设的两条温度曲线中的任意一条温度曲线；所述预设的两条温度曲线分别为所述杯子1在空杯杯身温度为35℃时加入50℃的水和加入20℃的水测得的所述发热片11的温度变化曲线，见附图5；

如果判断所述第二温度差和第三温度差的绝对值大于设定差值二、所述第四温度差和第五温度差的绝对值小于设定差值三、所述拟合温度曲线趋近所述预设的两条温度曲线中的一条温度曲线，则输出有水结果到所述显示屏14，并停止无水检测；考虑水在杯子里的状态，如果不给杯子加温的话，倒进杯子里的热水会有温度的变化，一般会让杯子的温度升高，然后杯子内的水的温度逐渐下降，通过计算发热片当前的温度与发热片当前温度的前后至少各两个温度的差值，根据差值的大小及正负可以初步判断出杯子内的水是在升温或者降温以及升温或降温的幅度，如果杯子内没有水的话，杯子内的温度基本不变，温度的差值也会很小。然后将发热片当前的温度与发热片当前温度的前后至少各两个温度拟合成温度曲线，再与已经设定好的温度曲线比较，确定拟合成的温度曲线趋近于预设的温度曲线中的升温曲线还是降温曲线，或者不形成曲线，进而判断出杯子内是否有水。

如果判断所述第二温度差和第三温度差的绝对值不大于设定差值二或所述第四温度差和第五温度差的绝对值不小于设定差值三或所述拟合温度曲线不趋近所述预设的两条温度曲线中的任意一条温度曲线，则通过设在所述杯子1上的三轴加速度传感器15采集所述杯子1当前的倾斜度信息，所述杯子1当前的倾斜度信息用所述三轴加速度传感器15当前的z轴坐标值表示，当所述杯子1正常放在桌子上时所述杯子1当前的倾斜度信息为预设的倾斜度信息三；当所述杯子1侧倒在桌子上时所述杯子1当前的倾斜度信息为预设的倾斜度信息一；当所述杯子1的杯口向下倾倒时所述杯子1当前的倾斜度信息为预设的倾斜度信息四；比较所述杯子1当前的倾斜度信息与预设的倾斜度信息一，判断所述杯子1当前的倾斜度信息是否大于所述预设的倾斜度信息一，所述预设的倾斜度信息一为所述三轴加速度传感器15的z轴坐标值等于零；如果判断结果为是，则输出无水结果到所述显示屏14，并停止无水检测。所述预设的倾斜度信息三为所述三轴加速度传感器15的z轴坐标值等于负二五零，所述预设的倾斜度信息四为所述三轴加速度传感器15的z轴坐标值大于零，这里通过预先设置好的三轴加速度传感器的z轴的坐标值表示的意义来进行判断，当杯子正常放在桌子上时，z轴的坐标值为负二五零，当杯子侧倒在桌子上时，z轴的坐标值为零，当杯子的杯口朝下时，z轴的坐标值为大于零。当所述杯子1当前的倾斜度信息即z轴的坐标值大于0时，杯子处于杯口朝下的状态，杯子内有水的话会倾倒出去，因而可以判断杯子内无水。当检测到无水时，可以停止杯子的保温加热，避免持续保温加热导致的杯子底部因高温而烧坏，同时也避免了杯子内的水蒸发完还在继续保温导致的不必要的电能损耗。

如果判断所述杯子1当前的倾斜度信息不大于所述预设的倾斜度信息一，则采集所述低水位12处当前的温度、所述显示屏14当前的状态信息，比较所述低水位12处当前的温度与预设的温度值二、所述杯子1当前的倾斜度信息与预设的倾斜度信息二，所述预设的温度值二为40℃，所述预设的倾斜度信息二为所述三轴加速度传感器15的z轴坐标值为负一八零，判断所述低水位12处当前的温度是否小于所述预设的温度值二、所述杯子1当前的倾斜度信息是否小于所述预设的倾斜度信息二、所述显示屏14当前是否处于亮的状态；如果判断所述低水位12处当前的温度小于所述预设的温度值二、所述杯子1当前的倾斜度信息小于所述预设的倾斜度信息二、所述显示屏14处于亮的状态，则将所述发热片11进行加热升温或自然降温斜率检测，此时杯子处在正放或者有一定的倾斜度，但杯子的方向和水平面的夹角不到45°，水不会倾倒出来，杯子放在桌子上或者拿在手里都可以进行加温升温斜率检测，计算所述发热片11在加热升温或自然降温过程中温度变化的斜率值三，判断所述斜率值三是否在预设的斜率范围内，所述预设的斜率范围为无水时斜率<0或斜率>40，有水时斜率>40；如果判断结果为是，则输出无水结果到所述显示屏14，并停止无水检测；如果判断结果为否，则输出判断结果为有水到所述显示屏14，并停止无水检测。

所述预设的温度值二是确定一个人体可忍受烫伤的温度，判断所述低水位处的温度是否低于预设的温度值二是为下一步操作即加温升温检测做判断，为了避免因杯子内可能有水在加温检测时水溢出或倒出可能导致的烫伤，在这里先判断一下发热片的温度是否高于人体可忍受烫伤的温度，因为发热片的温度与杯子内的水的温度相差不大。只有杯子内的水在低于40℃时，杯子才可以在拿起或者有一定倾斜角度的状态下会进行加温升温斜率检测。当然，杯子内的水低于40℃时，杯子正放在桌子上也可以进行加温升温斜率检测。当杯子内有水时，进行升温检测，发热片的温度会快速传递给杯子里的水，发热片的温度上升的比较慢，相应的斜率也就比较小；而进行自然降温检测，由于杯子内的水的热量与空气热交换速度比较慢，发热片的温度下降的也就比较慢，相应的斜率也就比较小。当杯子内无水时，进行升温检测，发热片的温度上升的比较快，相应的斜率也就比较大；进行降温检测，发热片的温度高于空气的温度，发热片的热量迅速传递给空气，发热片的温度下降的比较快，相应的温降也就比较大。因此可以通过比较发热片在加温升温或自然降温斜率检测中温度的斜率变化范围是否在预设的温度斜率范围内来判断杯子内是否有水，见附图6和附图7，当杯子内有水时，加热升温或者自然降温的曲线不一样，可以根据温度变化计算出斜率值是否在预设的斜率范围内来判断杯子内有水无水；同理，当杯子内无水时，加热升温或者自然降温的曲线也不一样，可以根据温度变化计算出斜率值是否在预设的斜率范围内来判断杯子内有水无水。

如果所述低水位12处当前的温度不小于所述预设的温度值二或所述杯子1当前的倾斜度信息不小于所述预设的倾斜度信息二或所述显示屏当前不处于亮的状态，则判断所述杯子1当前的倾斜度信息是否等于预设的倾斜度信息三、所述显示屏14当前是否处于亮的状态，所述预设的倾斜度信息三为所述三轴加速度传感器15的z轴坐标值为负二五零；如果判断所述杯子1当前的倾斜度信息不等于预设的倾斜度信息三或所述显示屏14不处于亮的状态，则直接结束无水检测；当温度比较高时，杯子的倾斜度比较大的话会使杯子内的水溢出或者倾倒出来烫到使用者，因此当条件都不符合时不进行无水判断；

如果判断所述杯子1当前的倾斜度信息等于预设的倾斜度信息三、所述显示屏14当前处于亮的状态，则将所述发热片11进行加热升温或自然降温斜率检测，计算所述发热片11在加热升温或自然降温过程中温度变化的斜率值四，判断所述斜率值四是否在所述预设的斜率范围内，所述预设的斜率范围为无水时斜率<0或斜率>40，有水时斜率>40；如果判断结果为是，则输出无水结果到所述显示屏14，并停止无水检测；如果判断结果为否，则输出判断结果为有水到所述显示屏14，并停止无水检测。当杯子内的水的温度大于或等于40℃时，为了避免烫伤需将杯子放在桌子或者其他物体上正放静置三秒钟后，杯子正放即所述三轴加速度传感器z轴的坐标值为-250时，才可以进行加温升温或者自然降温斜率检测。然后通过比较发热片在加温升温或自然降温斜率检测中温度的斜率值是否在预设的温度斜率范围内来判断杯子内是否有水，见附图6和附图7，当杯子内有水时，加热升温或者自然降温的曲线不一样，可以根据温度变化计算出斜率值是否在预设的斜率范围内来判断杯子内有水无水；同理，当杯子内无水时，加热升温或者自然降温的曲线也不一样，可以根据温度变化计算出斜率值是否在预设的斜率范围内来判断杯子内有水无水。

本发明的无水检测的方法，根据杯子在不同的状态时存在的不同的信息，提供相对应的检测杯子状态的方法。如检测杯子不同位置的温度；判断杯子当前不同位置的温度与杯子在无水时的各位置的温度进行比较判断杯子内是否有水；或者将得到的杯子发热片的温度数据拟合成温度曲线，根据水在杯子内的温度变化(差值和变化曲线)判断杯内是否有水，一种情况是杯子内的水在升温过程中的曲线趋近于50℃的水加入到35℃空杯杯身时的曲线，另一种情况是杯子内的水在降温过程中的曲线趋近于25℃的水加入到35℃空杯杯身时的曲线。空杯杯身温度35℃，加入50℃水，由于加入的水的温度较杯身的温度高，发热片检测到的温度应该先快速升高，然后随着热量分散均匀，温度上升到一定程度不再上升，曲线变的平缓；而加入25℃的水，由于杯身温度较加入的水的温度高，发热片检测到的温度应该先快速降温，然后温度降到一定程度不再下降，温度曲线变得平缓；当杯子发热片的温度拟合成的温度曲线趋近于这两条温度曲线中的一条时，可以判断为有水。

当杯子内有水时，进行升温检测，发热片的温度会快速传递给杯子里的水，温度上升的比较慢，相应的斜率也就比较小；而进行降温检测，由于杯子内的水的热量与空气热交换速度比较慢，发热片的温度下降的也就比较慢，相应的斜率也就比较小。当杯子内无水时，进行升温检测，发热片的温度上升的比较快，相应的斜率也就比较大；进行降温检测，发热片的温度高于空气的温度，发热片的热量迅速传递给空气，发热片的温度下降的比较快，相应的温降也就比较大。进行加热升温斜率检测或者自然降温检测，根据加热片在加热升温和自然降温的斜率检测过程中斜率值是否在预设的温度斜率范围内来判断有无水；从这些温度变化的特性可以判断出杯子内有水无水。当检测到无水时，可以停止杯子的保温加热，避免持续保温加热导致的杯子底部因高温而烧坏，同时也避免了杯子内的水蒸发完还在继续保温导致的不必要的电能损耗。方便实用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。