[发明专利]一种多参数快速加热饮水器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及饮水器，尤其涉及一种多参数快速加热饮水器及其控制方法。

背景技术

目前，以咖啡壶为代表的一类快速加热饮水器，需要将出水温度控制在99℃左右，从而避免因温度太高引起汽化，导致水滴飞溅、呕水、断流以及反复沸腾而引起噪音等，现有的快速加热饮水器电路原理框图如图9所示，水箱11、抽水泵12和加热器13通过管路依次连接，该饮水器还包括有控制器15、第一开关单元16和第二开关单元17，第一开关单元16与抽水泵12串接后连接于交流电源两端，第二开关单元17与加热器13串接后连接于交流电源两端，加热器13的侧壁设有第一温度传感器19，饮水器的出水口处设有第二温度传感器14，第一温度传感器19和第二温度传感器14采集的温度信号传输至控制器15，由控制器15控制加热器13加热以及抽水泵12抽水，由于两个传感器分别检测加热器13侧壁的温度以及饮水器出水口处的水温，所以此类控制方式属于反馈控制，受反馈信号的滞后影响，以及受抽水泵12、加热器13等器件误差的影响，导致控制器15对抽水泵12、加热器13的控制精度要求不高，误差较大，容易导致温度过冲而出现水滴飞溅、呕水、断流、反复沸腾等现象。另外，由于第二温度传感器14检测出水温度并且直接与水接触，而第一温度传感器19仅检测加热器13侧壁的温度，所以第二温度传感器14的结构较第一温度传感器19而言十分复杂，并且第二温度传感器14的价格高于第一温度传感器19数十倍，大大增加了产品成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种控制精度高、成本低廉的一种多参数快速加热饮水器及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种多参数快速加热饮水器，其包括有通过管路依次连接的水箱、抽水泵和加热器，该饮水器还包括有控制器、第一开关单元和第二开关单元，第一开关单元与抽水泵串接后连接于交流电源两端，第二开关单元与加热器串接后连接于交流电源两端，水箱上设有第一温度传感器，加热器上设有第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器分别连接控制器，所述控制器与交流电源之间连接有交流电压采集单元，控制器用于接收第一温度传感器和第二温度传感器提供的温度参数以及交流电压采集单元提供的电压参数，并利用PID算法计算两路开关控制量，再将两路开关控制量转换为两路PWM信号而分别传输至第一开关单元和第二开关单元，以控制第一开关单元和第二开关单元的通断间隔。

优选地，控制器连接有稳压单元，稳压单元包括有依次连接的第一整流管和稳压管，第一整流管的输出端与地之间连接有滤波电容和稳压管，第一整流管与稳压管的连接点用于为第一开关单元提供驱动电压，稳压管的输出端用于为控制器提供电源。

优选地，抽水泵是直流抽水泵，该抽水泵串联有第五整流管。

优选地，第一开关单元包括有第一晶闸管和第一NPN管，第一晶闸管与抽水泵相串联，第一NPN管的集电极接入驱动电压，其基极接入控制器的PWM信号，其发射极用于输出驱动电压至第一晶闸管的门极。

优选地，第二开关单元包括有第二晶闸管和光耦，第二晶闸管与加热器相串联，光耦的控制侧连接控制器以接收通断控制信号，光耦的开关侧连接于第二晶闸管的门极与阳极之间。

优选地，还包括有第五NPN管，第五NPN管的基极通过限流电阻连接交流电源，该第五NPN管的发射极接地，其集电极通过上拉电阻接高电位，并且该集电极的电信号传输至控制器。

优选地，交流电压采集单元包括有连接于交流电源两端并且依次串联的第四整流管和两个分压电阻，两个分压电阻连接点的电信号传输至控制器。

优选地，还包括有按键、第三NPN管、第四NPN管、红LED及绿LED，按键的一端接地，其另一端连接于控制器，第三NPN管和第四NPN管的基极分别连接于控制器，第三NPN管和第四NPN管的集电极分别通过限流电阻接高电位，第三NPN管和第四NPN管的发射极分别串联红LED和绿LED，并且由红LED和绿LED的阴极接地。

上述多参数快速加热饮水器的控制方法包括如下步骤：步骤S1，系统初始化；步骤S2，获取当前时间；步骤S3，获取第一温度传感器和第二温度传感器提供的温度参数以及交流电压采集单元提供的电压参数；步骤S4，根据温度参数和电压参数，利用PID算法计算两路开关控制量；步骤S5，是否达到预设采样周期，若是，则执行步骤S6，若否则返回至步骤S2；步骤S6，将两路开关控制量转换为两路PWM信号而分别传输至第一开关单元和第二开关单元，以驱动抽水泵运转以及加热器加热。