自動灌注飲水機及自動灌注控制方法
2023-04-28 16:00:36
專利名稱：自動灌注飲水機及自動灌注控制方法
技術領域：
本發明涉及飲水機技術領域，特別是涉及一種自動灌注智能飲水機及自動灌注控制方法。
背景技術：
飲水機由於其可以及時取到飲用的冷/熱水而被廣泛的應用。目前，飲水機大多採用手動控制，取水時，需要人為打開接水開關，等水灌注到一定高度後再人為關閉接水開關。這種使用方式由於需要使用者彎腰躬身在飲水機前等待水裝滿，很不方便，而且，當取熱水時，容易因開水濺出對人身造成傷害，存在安全隱患。為此，飲水機水灌注的智能控制成為飲水機生產領域的研究方向。目前，有些飲水機也有定容積的飲水衝注裝置，即規定配合某種容積固定的水杯使用，飲水機靠內部定容積的容器定量自動將其灌滿。這種飲水機只能針對固定大小的水杯完成灌注衝注，無法自動完成將各種大小不一、容積不定的水杯滿灌注的任務，使其應用受到限制。專利號為2011202191217的發明創造名稱為《智能控制自動灌注飲水機》的專利文獻中公開了一種自動灌注飲水機，但是由於其結構複雜，實施難度大。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種使用方便，能夠適用於各種容積不定水杯的自動灌注智能飲水機。本發明的另 一個目的是提供一種自動灌注的控制方法。為實現本發明的目的所採用的技術方案是:一種自動灌注智能飲水機，包括機座、熱水製備裝置，所述機座前端設置有水杯放置凹槽，其特徵在於，還包括自動灌注控制組件，所述自動灌注控制組件包括與所述熱水製備裝置的熱水出口連接的熱水端電磁閥、安裝於所述機座內冷水管上的冷水端電磁閥、步進電機、絲槓、滑塊、用於檢測水杯高度的超聲波傳感器、用於檢測水位的光纖傳感器、自動灌注控制器，所述熱水端電磁閥和冷水端電磁閥的出水端並聯後與出水接管連接，所述步進電機安裝於所述機座前端的水杯放置凹槽內，所述步進電機的輸出軸上安裝有所述絲槓，所述絲槓與所述滑塊螺紋連接，所述滑塊上安裝有所述光纖傳感器，所述機座前端的水杯放置凹槽內安裝有所述超聲波傳感器；所述滑塊與直線限位軌道滑動連接，所述自動灌注控制器分別與所述超聲波傳感器、光纖傳感器、步進電機、冷水端電磁閥、熱水端電磁閥連接；所述機座前端設置有控制按鈕。所述控制按鈕包括冷水按鈕、熱水按鈕、溫水按鈕和停止按鈕。所述機座前端設置有保溫指示燈和加熱指示燈。所述光纖傳感器為固定量程傳感器。一種飲水機自動灌注的控制方法，包括下述步驟:(I)設定水杯中水面與杯沿的距離為X時的狀態為水杯注滿；
(2)設定所述滑塊上光纖傳感器的初始位置距離杯底的高度為H，所述光纖傳感器的量程記為P，滿足p>x;所述光纖傳感器的初始位置距杯沿的高度大於P-X ；(3)將水杯放在出水接管下部，並選按相應的控制按鈕；(4)超聲波傳感器感知水杯的存在，並獲得水杯高度數據信息送到所述自動灌注控制器，所述自動灌注控制器根據用戶的選擇接通相應的電磁閥，出水接管中的水流入水杯中；所述水杯高度記為Y ；(5)所述光纖傳感器下降的終位置為所述光纖傳感器與水杯注滿水處的水面之間的距離為量程P，所述自動灌注控制器根據光纖傳感器的初始位置和終位置計算所述光纖傳感器下降的距離，並得出所述步進電機的旋轉圈數，從而控制所述滑塊和光纖傳感器下降到終位置；(6)在灌注過程中，所述自動灌注控制器判斷是否有停止按鈕按下和是否水杯被撤出，如果有停止按鈕按下 ，則自動灌注控制器控制相應電磁閥斷電，停止出水；如果沒有停止按鈕按下，且沒有水杯被撤出，則保持相應電磁閥接通，保持出水狀態；如果水杯被撤出，則自動灌注控制器控制相應電磁閥斷電，停止出水，同時，自動灌注控制器控制所述步進電機反轉，所述光纖傳感器回到初始位置；(7)當水面上升到距離杯沿為X處時，此刻水面距離所述光纖傳感器的距離正好達到光纖傳感器的量程P，所述光纖傳感器有回波信號返回並被接收，同時送到所述自動灌注控制器，所述自動灌注控制器控制相應電磁閥斷電，出水接管停止出水。與現有技術相比，本發明的有益效果是:1、本發明的自動灌注飲水機採用兩種不同類型的傳感器組合，並配以輔助機械裝置形成自動灌注控制組件，通過自動灌注控制組件的協同動作，能夠完成對各種尺寸和容積都不同的水杯進行滿灌注操作，使用更安全、方便。2、本發明的自動灌注飲水機結構簡單，容易實現。3、本發明的控制方法通過兩個傳感器測量的數據，控制步進電機的轉數從而控制光纖傳感器下降的高度，能夠適應不同容積的水杯，控制方法簡單，使用方便。4、本發明的方法能夠在按下停止按鈕或水杯緊急撤出的情況下，自動中斷灌注操作任務，使用安全，可靠性高。
圖1所示為本發明自動灌注智能飲水機的示意圖；圖2為本發明自動灌注智能飲水機的局部放大圖；圖3為傳動部分的示意圖；圖4為內部水路結構示意圖；圖5為控制原理圖。圖中:1.水桶；2.機座；3.指示燈面板；4.控制按鈕；5.出水接管；6.步進電機；
7.超聲波傳感器；8.光纖傳感器；9.水杯放置凹槽；10.絲槓；11.光纖傳感器支架；12.滑塊；13.支架螺絲；14.熱水管；15.熱水製備裝置；16.熱水端電磁閥；17.三通接頭；18.冷水端電磁閥；19.冷水管；20直線限位軌道。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。本發明自動灌注飲水機的示意圖如圖1-圖5所示，包括機座2、熱水製備裝置15，所述機座2前端設置有水杯放置凹槽9。還包括自動灌注控制組件，所述自動灌注控制組件包括與所述熱水製備裝置15的熱水出口連接的熱水端電磁閥16、安裝於所述機座2內冷水管19上的冷水端電磁閥18、步進電機6、絲槓10、滑塊12、直線限位軌道20、用於檢測水杯高度的超聲波傳感器7、用於檢測水位的光纖傳感器8、自動灌注控制器，所述熱水端電磁閥16和冷水端電磁閥18的出水端通過三通接頭17並聯後與出水接管5連接，所述步進電機6安裝於所述機座前端的水杯放置凹槽9內，所述步進電機6的輸出軸上安裝有所述絲槓10，所述絲槓10與所述滑塊12螺紋連接，所述滑塊10後部與所述直線限位軌道20滑動連接，所述滑塊10上安裝有所述光纖傳感器8，安裝方式為:光纖傳感器8安裝於支架11上，支架11通過支架螺絲13將支架與滑塊12固定連接。所述機座前端的水杯放置凹槽9內安裝有所述超聲波傳感器7。所述自動灌注控制器分別與所述超聲波傳感器7、光纖傳感器8、步進電機6、冷水端電磁閥18、熱水端電磁閥16連接。所述自動灌注控制器可以採用單片機。所述機座2前端設置有控制按鈕4。其中，所述控制按鈕4包括冷水按鈕、熱水按鈕、溫水按鈕和停止按鈕。所述機座前端設置有保溫指示燈和加熱指示燈3。本發明自動灌注控制方法包括下述步驟:( I)設定水杯中水面與杯沿的距離為X時的狀態為水杯注滿；(2)設定所述滑 塊上光纖傳感器的初始位置距離杯底的高度為H，所述光纖傳感器的量程記為P，滿足P>X ;所述光纖傳感器的初始位置距杯沿的高度大於P-X ;(3)將水杯放在出水接管下部，並選按相應的控制按鈕；(4)超聲波傳感器感知水杯的存在，並獲得水杯高度數據信息送到所述自動灌注控制器，所述自動灌注控制器根據用戶的選擇接通相應的電磁閥，出水接管中的水流入水杯中；所述水杯高度記為Y ；(5)所述光纖傳感器下降的終位置為所述光纖傳感器與水杯注滿水處的水面之間的距離為量程P，所述自動灌注控制器根據光纖傳感器的初始位置和終位置計算所述光纖傳感器下降的距離，並得出所述步進電機的旋轉圈數，從而控制所述滑塊和光纖傳感器下降到終位置。所述光纖傳感器下降的距離為H- (Y+P-X)。(6)在灌注過程中，所述自動灌注控制器判斷是否有停止按鈕按下和是否水杯被撤出，如果有停止按鈕按下，則自動灌注控制器控制相應電磁閥斷電，停止出水；如果沒有停止按鈕按下，且沒有水杯被撤出，則保持相應電磁閥接通，保持出水狀態；如果水杯被撤出，則自動灌注控制器控制相應電磁閥斷電，停止出水，同時，自動灌注控制器控制所述步進電機反轉，所述光纖傳感器回到初始位置。(7)當水面上升到距離杯沿為X處時，此刻水面距離所述光纖傳感器的距離正好達到光纖傳感器的量程P，所述光纖傳感器有回波信號返回並被接收，同時送到所述自動灌注控制器，所述自動灌注控制器控制相應電磁閥斷電，出水接管停止出水。使用時，將水桶I放到飲水機的機座2上。水進入熱水製備裝置15中進行加熱。預先在自動灌注控制器中人為設定水面與杯沿的特定距離為X，即認為水面與杯沿的距離為X時的狀態為滿裝狀態。使用者取用飲用水時，無需判斷水杯的尺寸和容積，僅僅將水杯放置於出水接管5的下方，並根據自己的要求選按冷/熱/溫水按鈕，所選按鈕的信息傳送給自動灌注控制器。所述超聲波傳感器7 —方面作為佔位傳感器感應到水杯的存在並將信息送到自動灌注控制器，自動灌注控制器只有收到控制按鈕和超聲波傳感器兩個信號後，再根據用戶所選擇的按鈕進行判斷。如果按下的是熱水按鈕，則控制熱水端電磁閥打開，熱水製備裝置15中的熱水通過熱水管14、熱水端電磁閥16進入出水接管5，為水杯衝注熱水。如果按下的是冷水按鈕，則控制冷水端電磁閥打開，冷水通過冷水管19、冷水端電磁閥18進入出水接管5，為水杯衝注冷水。如果按下的是溫水按鈕，則控制熱水端電磁閥16和冷水端電磁閥18同時打開，冷水與熱水通過三通接頭17混合後進入出水接管5，為水杯衝注溫水。若用戶只按下控制按鈕，並沒有將水杯放在出水接管處，超聲波傳感器沒有佔位信號發送到自動灌注控制器，自動灌注控制器只收到一個信號，則不會控制任何一個電磁閥打開，出水接管5將不會出水。超聲波傳感器7另一方面利用自身的測距模塊檢測水杯的高度，取得杯高數據後將杯高的數據信息傳送到自動灌注控制器。由於所述絲槓10具有確定的螺距和步距角，自動灌注控制器可以控制所述步進電機6運行的圈數，因此通過自動灌注控制器就可以使與絲槓上的滑塊12連接的光纖傳感器8能沿所述絲槓10下降到需要的位置處。本實施例中設定所測得的杯高為Y，所述光纖傳感器的量程為P，所述光纖傳·感器8為可調的定量程傳感器，即當水面距離光纖傳感器的探頭大於P時，傳感器僅發送信號，無回波信號接收，當水面距離光纖傳感器的探頭小於等於P時，就會有回波信號返回，並將接收信號傳送給自動灌注控制器，故當自動灌注控制器接收到水杯高度數據後，則會經過運算後使所述步進電機6轉動並控制其所轉圈數，使所述光纖傳感器8下降到與水杯中水面的距離為量程P的位置。隨著出水接管不斷出水，杯中的水面不斷上升，當水面上升到與杯沿的距離為X處，即所謂的裝滿狀態，此時，水面與光纖傳感器8的探頭的距離正好為光纖傳感器的量程P，光纖傳感器8將有回波信號返回並被接收，自動灌注控制器收到此信號後，立即使已經通電的電磁閥斷電，電磁閥即處於關閉狀態，出水接管5停止出水，用戶將滿裝的水杯取走後由於所述超聲波傳感器7無法檢測到水杯佔位信息，故無法將佔位信號與杯高信號傳送給自動灌注控制器，自動灌注控制器控制所述步進電機6反轉，所述光纖傳感器8回到初始位置，整個系統處於初始狀態。飲水機在使用過程中若出現使用者強制撤出水杯的情形，超聲波傳感器7無法將佔位信號與杯高信號傳送給自動灌注控制器，故自動灌注控制器立刻使正在通電的電磁閥斷電，出水接管停止出水；若使用者僅需接取半杯水，可以在灌注過程中人為按下停止按鍵，將接水過程人為強制中斷，系統馬上恢復初始狀態。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出的是，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種自動灌注智能飲水機，包括機座、熱水製備裝置，所述機座前端設置有水杯放置凹槽，其特徵在於，還包括自動灌注控制組件，所述自動灌注控制組件包括與所述熱水製備裝置的熱水出口連接的熱水端電磁閥、安裝於所述機座內冷水管上的冷水端電磁閥、步進電機、絲槓、滑塊、用於檢測水杯高度的超聲波傳感器、用於檢測水位的光纖傳感器、自動灌注控制器，所述熱水端電磁閥和冷水端電磁閥的出水端並聯後與出水接管連接，所述步進電機安裝於所述機座前端的水杯放置凹槽內，所述步進電機的輸出軸上安裝有所述絲槓，所述絲槓與所述滑塊螺紋連接，所述滑塊上安裝有所述光纖傳感器，所述機座前端的水杯放置凹槽內安裝有所述超聲波傳感器；所述滑塊與直線限位軌道滑動連接，所述自動灌注控制器分別與所述超聲波傳感器、光纖傳感器、步進電機、冷水端電磁閥、熱水端電磁閥連接；所述機座前端設置有控制按鈕。
2.根據權利要求1所述的自動灌注智能飲水機，其特徵在於，所述控制按鈕包括冷水按鈕、熱水按鈕、溫水按鈕和停止按鈕。
3.根據權利要求1或2所述的自動灌注智能飲水機，其特徵在於，所述機座前端設置有保溫指示燈和加熱指示燈。
4.根據權利要求1或2所述的自動灌注智能飲水機，其特徵在於，所述光纖傳感器為固定量程傳感器。
5.一種權利要求1所述的飲水機自動灌注的控制方法，其特徵在於，包括下述步驟: (1)設定水杯中水面與杯沿的距離為X時的狀態為水杯注滿； (2)設定所述滑塊上光纖傳感器的初始位置距離杯底的高度為H，所述光纖傳感器的量程記為P，滿足P>X ;所述光纖傳感器的初始位置距杯沿的高度大於P-X ； (3)將水杯放在出水接管下部，並選按相應的控制按鈕； (4)超聲波傳感器感知水杯的存在，並獲得水杯高度數據信息送到所述自動灌注控制器，所述自動灌注控制器根據用戶的選擇接通相應的電磁閥，出水接管中的水流入水杯中；所述水杯高度記為Y ； (5)所述光纖傳感器下降的終位置為所述光纖傳感器與水杯注滿水處的水面之間的距離為量程P，所述自動灌注控制器根據光纖傳感器的初始位置和終位置計算所述光纖傳感器下降的距離，並得出所述步進電機的旋轉圈數，從而控制所述滑塊和光纖傳感器下降到終位置； (6)在灌注過程中，所述自動灌注控制器判斷是否有停止按鈕按下和是否水杯被撤出，如果有停止按鈕按下，則自動灌注控制器控制相應電磁閥斷電，停止出水；如果沒有停止按鈕按下，且沒有水杯被撤出，則保持相應電磁閥接通，保持出水狀態；如果水杯被撤出，則自動灌注控制器控制相應電磁閥斷電，停止出水，同時，自動灌注控制器控制所述步進電機反轉，所述光纖傳感器回到初始位置； (7)當水面上升到距離杯沿為X處時，此刻水面距離所述光纖傳感器的距離正好達到光纖傳感器的量程P，所述光纖傳感器有回波信號返回並被接收，同時送到所述自動灌注控制器，所述自動灌注控制器控制相應電磁閥斷電，出水接管停止出水。
全文摘要
本發明公開了一種自動灌注飲水機及自動灌注控制方法，而提供一種使用方便，能夠適用於各種容積不定水杯的飲水機及自動灌注的控制方法。飲水機中的自動灌注控制組件包括與熱水製備裝置的熱水出口連接的熱水端電磁閥、安裝於機座內冷水管上的冷水端電磁閥、步進電機、絲槓、滑塊、用於檢測水杯高度的超聲波傳感器、用於檢測水位的光纖傳感器、自動灌注控制器，熱水端電磁閥和冷水端電磁閥的出水端並聯後與出水接管連接，步進電機的輸出軸上安裝有絲槓，絲槓與滑塊螺紋連接，滑塊上安裝有光纖傳感器，機座前端的水杯放置凹槽內安裝有超聲波傳感器；自動灌注控制器分別與超聲波傳感器、光纖傳感器、步進電機、冷水端電磁閥、熱水端電磁閥連接。
文檔編號A47J31/46GK103211499SQ20131013045
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月16日 優先權日2013年4月16日
發明者王東愛, 王嶺松, 王霽翔, 郭利鋒, 侯曉晨, 戚瀚中 申請人:天津商業大學