基於非接觸式紅外溫度傳感器監測熱水壺狀態的裝置的製作方法
2023-11-10 15:44:07 1
本實用新型涉及一種基於非接觸式安裝的紅外溫度傳感器監測熱水壺狀態的裝置。
背景技術：
家用電熱水壺是一種家用燒水器具，因為具有使用方便、燒水快捷等功能而被廣泛使用。現有技術中的電熱水壺,大多是設置在壺體上的自動保護裝置,來監測熱水壺內的水溫，當水溫達到沸點時，保護開關就斷電。這種熱水壺只能一種壺對應一種壺座才可使用，不能與電磁爐或電陶爐配合使用。而現在茶具中，用來衝茶的開水都是用不鏽鋼壺或陶壺與電磁爐或電陶爐配合使用的，對於這種熱水壺的水溫監測，一般是人工監測。
為了解決上述問題，中國專利文獻CN104013303公開了一種熱水壺監測裝置，包括紅外線測溫模塊，用於測量所述熱水壺的表面溫度；第一處理模塊，用於根據所述熱水壺的表面溫度判斷所述熱水壺的狀態，所述熱水壺的狀態包括燒開狀態和幹燒狀態；其中，當所述熱水壺的表面溫度達到臨界溫度時，判斷所述熱水壺的狀態為燒開狀態，當所述熱水壺的表面溫度超過臨界溫度且穩定上升時，判斷所述熱水壺的狀態為幹燒狀態；第一報警模塊，用於在所述第一處理模塊的控制下輸出告警信息；設置模塊，用於當收到用戶設置指令時將當前所述熱水壺的表面溫度設置為所述臨界溫度。該熱水壺監測裝置通過使用紅外線測溫模塊對熱水壺進行非接觸式的測溫，監測裝置和熱水壺本身分離，降低了報警裝置的複雜性和故障率；通過使用處理模塊實時判斷熱水壺的燒水狀態並由報警模塊發出警告，增強了燒水的安全性並節約了能源。
但是，中國專利文獻CN104013303公開的熱水壺監測裝置，在熱水壺第一次使用時需要人為的設置臨界溫度，如果沒有設置臨界溫度或者設置的臨界溫度與所使用的水壺不對應，那麼該熱水壺監測裝置就會在監測過程中發出錯誤的報警信息或產生誤動作。
技術實現要素：
為了克服上述問題，本實用新型向社會提供一種結構簡單、故障率低，不需要人為的設置臨界溫度的基於非接觸式紅外溫度傳感器監測熱水壺狀態的裝置。
本實用新型的基本原理是：在不密封的容器內加熱水，當水到達沸點時，溫度不再上升，（容器是不密封的，氣壓不變，溫度不變）。容器的溫度也不會再明顯上升。
基於以上的原理，可以紅外傳感器來測試容器的溫度，來判斷熱水壺內的水的狀態。當熱水壺內的水溫度低於沸點時，熱水壺的表面溫度會隨著壺內的水溫上升而上升，則為水被加熱狀態；當熱水壺內的水溫到達沸點時，壺內水溫無明顯變化，如果測到熱水壺表面溫度在一定時間內，熱水壺表面溫度無明顯變化，可判斷熱水壺內的水處於沸點狀態，此時的熱水壺表面溫度值可記錄為y沸值；當所述熱水壺的表面溫度超過y沸值，且當前溫度穩定上升時，則判斷所述熱水壺的狀態為幹燒狀態。
本實用新型的技術方案是：提供一種基於非接觸式紅外溫度傳感器監測熱水壺狀態的裝置，用於根據熱水壺的表面溫度判斷所述熱水壺是燒開狀態或幹燒狀態，該裝置包括：
紅外溫度傳感器，所述紅外溫度傳感器1與所述熱水壺呈非接觸式設置，用於測量所述熱水壺的表面溫度；
第一處理模塊，所述第一處理模塊根據所述熱水壺的表面溫度來判斷所述熱水壺的狀態，其中，當所述紅外溫度傳感器測到熱水壺表面溫度低於沸點，且熱水壺的表面溫度持續上升，則判斷為熱水壺內的水在被加熱狀態；當熱水壺表面溫度達到某一溫度值，且該溫度值在預定時間內基本穩定，則判斷熱水壺內的水處於沸點狀態，此時，記錄熱水壺表面溫度值為y沸值；當所述熱水壺的表面溫度超過y沸值，且熱水壺的表面溫度持續上升時，則判斷所述熱水壺的狀態為幹燒狀態；
第一報警模塊，用於在所述第一處理模塊的控制下輸出告警信息。
作為對本裝置的改進，本裝置還可包括通信模塊，通過所述通信模塊向移動終端發送所述熱水壺的狀態。
作為對本裝置的改進，所述通信模塊是藍牙通信模塊或WIFI網絡通信模塊。
作為對本裝置的改進，所述移動終端包括第二處理模塊，用於根據所接收到的所述熱水壺的狀態輸出報警指令， 第二報警模塊，用於接收所述報警指令並輸出告警信息。
作為對本裝置的改進，所述第一報警模塊還包括音樂播放器，用於在所述熱水壺的狀態為燒開狀態時，播放指定音頻文件；蜂鳴器，用於在所述熱水壺的狀態為幹燒狀態時，發出蜂鳴聲。
作為對本裝置的改進，所述第二報警模塊還包括音樂播放器，用於在所述熱水壺的狀態為燒開狀態時，播放指定音頻文件；蜂鳴器，用於在所述熱水壺的狀態為幹燒狀態時，發出蜂鳴聲。
本實用新型由於採用了紅外溫度傳感器對熱水壺進行非接觸式的測溫，監測裝置和熱水壺本身分離，不僅降低了報警裝置的複雜性和故障率；本實用新型不用預先人工設置臨界溫度，無論是什麼材質的熱水壺，均可實現自動監測熱水壺的燒水狀態，並由報警模塊發出警告,增強了燒水的安全性並節約了能源。
附圖說明
圖1是本實用新型裝置一種實施例的結構示意圖。
圖2是銀壺、鋁壺和不鏽鋼壺燒水試驗的曲線示意圖。
圖3是鐵壺燒水試驗的曲線示意圖。
圖4是陶壺燒水試驗的曲線示意圖。
具體實施方式
在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語中「中心」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「連接」、「相連」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以是通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型的具體含義。
請參見圖1，圖1揭示的是一種基於非接觸式紅外溫度傳感器監測熱水壺狀態的裝置，用於根據熱水壺的表面溫度判斷所述熱水壺是燒開狀態或幹燒狀態，該裝置包括：
紅外溫度傳感器100，所述紅外溫度傳感器100與所述熱水壺呈非接觸式設置，用於測量所述熱水壺的表面溫度；
第一處理模塊200，所述第一處理模塊200根據所述熱水壺的表面溫度來判斷所述熱水壺的狀態，其中，當所述紅外溫度傳感器100測到熱水壺表面溫度低於沸點，且熱水壺的表面溫度持續上升，則判斷為熱水壺內的水在被加熱狀態；當熱水壺表面溫度達到某一溫度值，且該溫度值在預定時間內基本穩定，則判斷熱水壺內的水處於沸點狀態，此時，記錄熱水壺表面溫度值為y沸值；當所述熱水壺的表面溫度超過y沸值，且熱水壺的表面溫度持續上升時，則判斷所述熱水壺的狀態為幹燒狀態；
第一報警模塊300，用於在所述第一處理模塊200的控制下輸出告警信息。本實施例中，所述第一報警模塊300還包括音樂播放器，用於在所述熱水壺的狀態為燒開狀態時，播放指定音頻文件；蜂鳴器，用於在所述熱水壺的狀態為幹燒狀態時，發出蜂鳴聲。
本實用新型人分別用鐵壺、不鏽鋼壺、銀壺、鋁壺和陶壺對本裝置作了試驗（壺的容積為300－500毫升），其中，不鏽鋼壺、銀壺、鋁壺的試驗數據接近，歸納為一類；試驗時，紅外溫度傳感器對準熱水壺的中上部分，紅外溫度傳感器的朝向最好向上斜，以免熱源（本實施例中採用300KW電陶爐）對紅外溫度傳感器產生幹憂；紅外溫度傳感器與熱水壺的距離控制在150－250mm範圍內；預定的測溫時間間隔值設定為10－30秒為佳。本實施例中，紅外溫度傳感器與熱水壺的距離是200mm，時間間隔值設定為30秒，其試驗結果如圖2、圖3和圖4所示，其中圖2是不鏽鋼壺、銀壺、鋁壺的試驗函數圖，圖3是鐵壺的試驗函數圖，圖4是陶壺的試驗函數圖（圖2－圖4中數據是取每種不同的壺多次試驗後的平均值繪製的參考圖）。
從圖2可以看出，不鏽鋼壺、銀壺、鋁壺的佛點時的熱水壺表面為98攝氏度，即y沸值＝98攝氏度，起始溫度值為60攝氏度，從60攝氏度到熱水壺表面為98攝氏度總共用時220秒，至少在兩個測溫點，如在測溫點240秒和270秒所測的熱水壺表面溫度基本穩定（設定相鄰兩個測溫點的差值小於1攝氏度，即為基本穩定），則判斷所述熱水壺的狀態為燒開狀態；當所述熱水壺的表面溫度超過y沸值，且當前溫度持續上升時，則判斷所述熱水壺的狀態為幹燒狀態（圖中未畫出）。
從圖3可以看出，鐵壺的佛點時的熱水壺表面為97攝氏度，即y沸值＝97攝氏度，起始溫度值為60攝氏度，從60攝氏度到熱水壺表面為98攝氏度總共用時270秒，至少在兩個測溫點，如在測溫點300秒和330秒所測的熱水壺表面溫度基本穩定（設定相鄰兩個測溫點的差值小於1攝氏度，即為基本穩定），則判斷所述熱水壺的狀態為燒開狀態；當所述熱水壺的表面溫度超過y沸值，且當前溫度持續上升時，則判斷所述熱水壺的狀態為幹燒狀態（圖中未畫出）。
從圖4可以看出，陶壺的佛點時的熱水壺表面為95攝氏度，即y沸值＝95攝氏度，起始溫度值為60攝氏度，從60攝氏度到熱水壺表面為95攝氏度總共用時330秒，至少在兩個測溫點，如在測溫點360秒和390秒所測的熱水壺表面溫度基本穩定（設定相鄰兩個測溫點的差值小於1攝氏度，即為基本穩定），則判斷所述熱水壺的狀態為燒開狀態；當所述熱水壺的表面溫度超過y沸值，且當前溫度持續上升時，則判斷所述熱水壺的狀態為幹燒狀態（圖中未畫出）。
本實用新型不用預先人工設置臨界溫度，無論是什麼材質的熱水壺，均可實現自動監測熱水壺的燒水狀態，並由報警模塊發出警告,增強了燒水的安全性並節約了能源。
優選的，本裝置還可包括通信模塊400，通過所述通信模塊400向移動終端500發送所述熱水壺的狀態；所述通信模塊400是藍牙通信模塊或WIFI網絡通信模塊。
優選的，所述移動終端500包括第二處理模塊510，用於根據所接收到的所述熱水壺的狀態輸出報警指令，第二報警模塊520，用於接收所述報警指令並輸出告警信息；所述第二報警模塊520還包括音樂播放器，用於在所述熱水壺的狀態為燒開狀態時，播放指定音頻文件；蜂鳴器，用於在所述熱水壺的狀態為幹燒狀態時，發出蜂鳴聲。