一種熱水瓶接水自動防溢出的電熱水器裝置與方法
2023-10-22 14:23:32
一種熱水瓶接水自動防溢出的電熱水器裝置與方法
【專利摘要】本發明公開了一種熱水瓶接水自動防溢出的電熱水器裝置與方法，其特徵在於,包括主控單元，水位測距單元，瓶口高度感應單元，壓力感應單元，開關控制閥門單元，步進電機和高度調整軌道。當有接水容器置於電熱水器的操作平臺之上時開始工作，瓶口高度感應單元自動感應接水容器的瓶口高度，水位測距單元實時檢測接水容器內水位高度，當水位達到預設的安全距離時停止供水，從而達到防止熱水溢出的功能。本發明設計結構簡單，實用性強，防止浪費，保證使用者的安全。
【專利說明】一種熱水瓶接水自動防溢出的電熱水器裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種接水自動防溢出的技術，尤其涉及一種基於測距技術的熱水瓶接水防溢出電熱水器裝置與方法。
【背景技術】
[0002]電熱水器在公眾場合受到越來越廣泛的使用，主要安裝在學校、工廠、酒店、醫院、住宿樓的休息間內。其具體的使用方法是:將電熱水器水平置於地面上，接通電源、水管及其他設備。把需要接水的熱水瓶放置在電熱水器的平臺上，手動打開水龍頭開關，待熱水瓶接滿後手動關閉開關。現在的電熱水器一般能夠實現自動注水、自動加熱以及燒開自動斷電等功能，但是在熱水瓶接水過程中，水龍頭的開關仍是靠手動控制。
[0003]目前，人們在接水時判斷熱水瓶是否注滿一般使用以下幾種方法。首先，人們大多依賴於直接用眼睛觀察熱水瓶是否注滿。這種方法簡單、直接、準確，但是在夜晚或者無燈光的昏暗環境下人們用肉眼識別比較困難。熱水瓶瓶口散發出的水蒸氣可能會影響視線，並且較燙，還可能會傷害到觀察者的眼睛及其他肌膚。另一種方法是依靠聽聲音來判斷瓶內水位高低，隨著熱水瓶內水位的逐漸升高，其注水的聲音也由鈍到尖，這種方法在昏暗的環境下也可以使用，但是其準確度較前者低，並且在聲音嘈雜的環境中很難判別水位，很容易使判斷產生些微偏差導致開水溢出熱水瓶，造成水資源浪費甚至燙傷使用者。
【發明內容】
[0004]針對上述現有技術的不足，本發明提供一種熱水瓶接水自動防溢出的電熱水器裝置與方法，能夠實時檢測熱水瓶等接水容器內水位高度，並自動感應接水容器的瓶口高度，當水位達到預設的安全距離時停止接水，從而達到防止熱水溢出的功能。
[0005]為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案:
一種熱水瓶接水防溢出的電熱水器裝置，包括主控單元，水位測距單元，瓶口高度感應單元，壓力感應單元，開關控制閥門單元和高度調整軌道，所述水位測距單元安裝在電熱水器的出水口，所述瓶口高度感應單元安裝在高度調整軌道上，所述高度調整軌道安裝在電熱水器操作的正面，正對接水容器放置位置，所述壓力感應單元安裝在接水容器放置的電熱水器操作平臺的正下方，所述開關控制閥門單元安裝在電熱水器啟閉閥門的位置。
[0006]所述的主控單元，分別與水位測距單元，瓶口高度感應單元，壓力感應單元，開關控制閥門單元和步進電機相連接並能夠進行相互通信，能夠記錄並處理各個單元發行過來的信號和數據，並控制各個單元工作。
[0007]所述水位測距單元，包括驅動電路和測距傳感器，測距傳感器優選採用超聲波測距傳感器，用於測量接水容器內水位的高度。
[0008]所述瓶口高度感應單元，包括驅動電路和測距傳感器，測距傳感器優選採用超聲波測距傳感器。其中，瓶口高度感應單元的測距傳感器置於高度調整軌道上，由主控單元控制步進電機帶動，進而實現上下移動的目的，其用於感知接水容器的瓶口，利用檢測信號的變化(檢測距離值的變化)來判斷當前高度是否有接水容器出現，進而得出瓶口的高度。
[0009]所述壓力感應單元主要感知是否有接水容器置於電熱水器的操作平臺之上，當壓力大於預設值即認為有熱水瓶放置，向主控單元發送信號。
[0010]所述開關控制閥門單元，包括開關控制電路和水龍頭閥門，用於控制水龍頭的開啟和閉合。
[0011]裝置還包括步進電機，所述瓶口高度感應單元的測距傳感器置於高度調整軌道上，由主控單元控制步進電機帶動其上下移動。步進電機則是利用傳動裝置帶動高度調整軌道之上的瓶口高度感應單元，以供後者檢測瓶口高度。高度調整軌道垂直部署於電熱水器工作檯之上，約束瓶口高度感應單元的移動方向。
[0012]一種熱水瓶接水自動防溢出的方法，利用上述的電熱水器裝置，包括如下步驟: 假設，電熱水器上的水位測距單元與瓶口高度感應單元在工作初始時，距離為X，
步驟1、置於電熱水器工作平臺的壓力感應單元周期性的檢測是否有物體置於工作平臺之上；
步驟2、若當前未檢測到有物體置於工作平臺之上，執行步驟1，否則執行步驟3 ；
步驟3、壓力感應單元通知主控單元，有接水容器就位；
步驟4、主控單元控制步進電機帶動瓶口高度感應單元從其初始位置沿高度調整軌道垂直向下移動，並通過瓶口高度感應單元的測距傳感器來判斷是否有近距離障礙物出現；步驟5、若在步驟4中檢測到有近距離障礙物，則表示檢測到了接水容器的瓶口，由主控單元記錄下瓶口高度感應單元的移動距離η ;否則繼續執行步驟5，保持瓶口高度感應單元的繼續下移；
步驟6、主控單元控制步進電機帶動瓶口高度感應單元返回其原初始位置，同時控制開關控制閥門單元，打開熱水器的龍頭閥門進行放水；
步驟7、水位測距單元利用其測距傳感器實時檢測水面與龍頭之間的距離m，並傳遞給主控單元，由後者計算出m-n-x的數值，也即當前接水容器內水位距離到接水容器瓶口的距離。若m-n-x的值大於預設的安全距離時，則繼續放水，重複執行步驟7 ;否則表示當前接水容器內水位接進瓶口，執行步驟8 ；
步驟8、主控單元控制開關控制閥門單元關閉電熱水器龍頭，停止供水；
步驟9、壓力感應單元通過壓力傳感器檢測接水容器是否被取走，若未被取走，則繼續重複執行步驟9 ;否則，執行步驟1，開始新一輪接水容器接水處理，等待新的接水容器置於熱水器工作檯面之上。
[0013]上述步驟3中壓力感應單元預先設定初值，當有重量大於初值的物體置於其上時，壓力感應單元向主控單元發送信號。
[0014]上述步驟7中，預先設定安全距離，當實際距離m-n-x達到安全距離時，停止供水。
[0015]本發明的有益效果是:安全有效，自動監測熱水瓶內水位高度，當達到安全距離後自動關閉水龍頭的閥門，有效防止熱水溢出，造成浪費甚至燙傷使用者。
[0016]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下為本發明較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。本發明的【具體實施方式】由以下實施例及其附圖詳細給出。
[0017]下面結合附圖對本發明的技術實施過程做進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明一種熱水瓶接水自動防溢出的電熱水器裝置結構框圖；
圖2為本發明一種熱水瓶接水自動防溢出的電熱水器裝置的側視結構示意圖。
[0019]圖3為本發明一種熱水瓶接水自動防溢出的電熱水器裝置的俯視結構示意圖。
[0020]圖4為本發明一種熱水瓶接水自動防溢出的電熱水器裝置的程序流程圖；
附圖的標記含義如下:201、主控單元 202、水位測距單元 203、瓶口高度感應單元
204、壓力感應單元 205、開關控制閥門單元 206、步進電機 207、高度調整軌道 208、熱水瓶瓶口 209、熱水瓶瓶底308、熱水瓶瓶口 309、熱水瓶瓶底。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和具體的實施例對本發明技術方案作進一步的詳細描述，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明並能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。
[0022]如圖1、2所示，一種熱水瓶接水防溢出的電熱水器裝置，包括主控單元201，水位測距單元202，瓶口高度感應單元203，壓力感應單元204，開關控制閥門單元205和高度調整軌道207，水位測距單元202安裝在電熱水器的出水口，瓶口高度感應單元203安裝在高度調整軌道207上，高度調整軌道207安裝在電熱水器操作的正面，正對接水容器放置位置，壓力感應單元204安裝在接水容器放置的電熱水器操作平臺的正下方，開關控制閥門單元205安裝在電熱水器啟閉閥門的位置。
[0023]裝置還包括步進電機206，瓶口高度感應單元203的測距傳感器置於高度調整軌道207上，由主控單元201控制步進電機206帶動其上下移動。
[0024]實施例:
如圖2所示，預設壓力傳感器204周期性的檢測是否有物體置於工作平臺之上，設定初值為200克。檢測到大於200克的物體時，即認為已經放置熱水瓶，將信號發送給主控單元201。
[0025]如圖2所示，瓶口高度感應單元203應該略低於水龍頭底部，目的是防止其認為水龍頭就是熱水瓶瓶口 208 ;如圖3所示，瓶口高度感應單元203所在直線應與水龍頭所在直線保持一定距離，目的是防止水流對其造成誤判。所述瓶口高度感應單元203優選採用超聲波測距傳感器。步進電機206帶動超聲波測距傳感器沿著垂直高度調整軌道207下移，當檢測到物體並且滿足距離在8cnTl2Cm的條件時，則判斷檢測到熱水瓶瓶口 208，記錄下移距離η後並發送給主控單元201，之後沿著高度調整軌道軌道207返回起點。
[0026]如圖2所示，電熱水器上的水位測距單元202與瓶口高度感應單元203在工作初始時，距離為X，所述水位測距單元202優選採用超聲波測距傳感器。當向熱水瓶內注水時，超聲波在瓶底和水面都會發生反射，但是由於水位不斷上升，所以只記錄不斷變化的水面高度m即可。主控單元201預設安全距離，接受到數據後計算實際距離m-n-x，當實際距離達到安全距離時，主控單元201控制開關控制閥門單元205關閉。
[0027]將熱水瓶放置在一種熱水瓶接水自動防溢出的電熱水器的操作平臺上時，上述裝置的工作方法，如圖4所示: 5401:置於電熱水器工作平臺的壓力感應單元204周期性的檢測是否有熱水瓶置於工作平臺之上；
5402:當檢測到的壓力大於預設初值200克時，即已經放置熱水瓶，執行下一步S403 ；否則，返回步驟S401 ；
5403:壓力感應單元204向主控模塊201發送信號，通知其熱水瓶已經就位。
[0028] S404:主控單元201控制步進電機206帶動瓶口高度感應單元203沿著高度調整軌道207垂直下移，並記錄瓶口高度感應單元的移動距離η ；
5405:瓶口高度感應單元203檢測有無瓶口，若檢測到瓶口執行下一步S406，若檢測不到返回步驟S404 ；
5406:瓶口高度感應單元203沿原路返回至起點，並將下移距離η發送給主控單元
201 ；
5407:主控單元201控制開關控制閥門單元205打開水龍頭閥門並保持放水狀態；
5408:水位測距單元202實時監測水位高度m，並將數據發送給主控單元201 ；
5409:主控單元201計算出水位到瓶口距離m-n-x,如果達到安全距離執行下一步S410，如果沒達到返回步驟S407 ；
5410:主控單元201控制開關控制閥門單元205關閉水龍頭停止放水；
5411:壓力感應單元204周期性的檢測熱水瓶是否被取走；
5412:若壓力感應單元204檢測到熱水瓶被取走，則返回步驟S401，進入一個新的周期；若沒有被取走，則返回步驟S411 ；
上述實施例只是為了說明本發明的技術構思及特點，其目的是在於讓本領域內的普通技術人員能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡是根據本
【發明內容】
的實質所作出的等效的變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種熱水瓶接水自動防溢出的電熱水器裝置，其特徵在於，包括主控單元，水位測距單元，瓶口高度感應單元，壓力感應單元，開關控制閥門單元，高度調整軌道；所述水位測距單元安裝在電熱水器的出水口，所述瓶口高度感應單元安裝在高度調整軌道上，所述高度調整軌道安裝在電熱水器操作的正面，正對接水容器放置位置，所述壓力感應單元安裝在接水容器放置的電熱水器操作平臺的正下方，所述開關控制閥門單元安裝在電熱水器啟閉閥門的位置；所述的主控單元，分別與水位測距單元，瓶口高度感應單元，壓力感應單元，開關控制閥門單元和步進電機相連接並能夠進行相互通信。
2.根據權利要求1所述的一種熱水瓶接水自動防溢出的電熱水器裝置，其特徵在於，所述裝置還包括步進電機，所述瓶口高度感應單元的測距傳感器置於高度調整軌道上，由主控單元控制步進電機帶動其上下移動。
3.一種熱水瓶接水自動防溢出的方法，其特徵在於，利用權利要求1-2所述的電熱水器裝置，包括如下步驟: 假設，電熱水器上的水位測距單元與瓶口高度感應單元在工作初始時，距離為X 步驟1、置於電熱水器工作平臺的壓力感應單元周期性的檢測是否有物體置於工作平臺之上； 步驟2、若當前未檢測到有物體置於工作平臺之上，執行步驟1，否則執行步驟3 ； 步驟3、壓力感應單元通知主控單元，有接水容器就位； 步驟4、主控單元控制步進電機帶動瓶口高度感應單元從其初始位置沿高度調整軌道垂直向下移動，並通過瓶口高度感應單元的測距傳感器來判斷是否有近距離障礙物出現； 步驟5、若在步驟4中檢測到有近距離障礙物，則表示檢測到了接水容器的瓶口，由主控單元記錄下瓶口高度感應單元的移動距離η ;否則繼續執行步驟5，保持瓶口高度感應單元的繼續下移； 步驟6、主控單元控制步進電機帶動瓶口高度感應單元返回其原初始位置，同時控制開關控制閥門單元，打開熱水器的龍頭閥門進行放水； 步驟7、水位測距單元利用其測距傳感器實時檢測水面與龍頭之間的距離m，並傳遞給主控單元，由後者計算出m-n-x的數值，也即當前接水容器內水位距離到接水容器瓶口的距離，若m-n-x的值大於預設的安全距離時，則繼續放水，重複執行步驟7 ;否則表示當前接水容器內水位接進瓶口，執行步驟8 ； 步驟8、主控單元控制開關控制閥門單元關閉電熱水器龍頭，停止供水； 步驟9、壓力感應單元通過壓力傳感器檢測接水容器是否被取走，若未被取走，則繼續重複執行步驟9 ;否則，執行步驟1，開始新一輪接水容器接水處理，等待新的接水容器置於熱水器工作檯面之上。
4.根據權利要求3所述的一種熱水瓶接水自動防溢出的方法，其特徵在於，所述步驟3中壓力感應單元預先設定初值，當有重量大於初值的物體置於其上時，壓力感應單元向主控單元發送信號。
5.根據權利要求3所述的一種熱水瓶接水自動防溢出的方法，其特徵在於，所述步驟7中，預先設定安全距離，當實際距離m-n-x達到安全距離時，停止供水。
【文檔編號】F24H9/20GK104197525SQ201410454333
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】朱川, 袁朝斌, 韓光潔, 黃滇玲, 吳桐桐 申請人:河海大學常州校區