一種電水壺加熱控制方法

2023-05-29 06:40:31

專利名稱：一種電水壺加熱控制方法
技術領域：
本發明涉及一種電水壺的加熱控制方法，特別是在高海拔地區使用的電子控溫水
壺的加熱控制方法。
背景技術：
目前常見的電水壺有兩種控制溫度的方式，分別是機械控溫方式和電子控溫方
式。機械控溫方式是在電水壺內安裝機械式溫控器，溫控器內的蒸汽感應式雙金屬片通過
蒸汽連接管檢測到電水壺內的高溫蒸汽後動作，並通過機械連接機構切斷加熱電路，實現
水開斷電的功能。機械式溫控器結構複雜，製造和裝配都很困難，同時由於雙金屬片的靈敏
度以及可靠性均不夠高，經常會出現水開沸騰後仍然沒有動作並切斷加熱電路的現象。電
子控溫方式是在電水壺中設置溫度傳感器和電子控制電路，溫度傳感器檢測到水溫升高到
沸點溫度後，控制電路便切斷加熱電路，實現水開斷電的功能。雖然具有結構簡單以及控
溫準確等優點，採用電子控溫方式的電水壺也有一個非常明顯的缺點在高海拔地區，由於
外界氣壓的升高導致水的沸點會相應地降低，電水壺內的水在溫度還很低的時候就開始沸
騰，但由於此時溫度傳感器檢測到的水溫低於預先設定的沸點溫度值，控制電路並不會切
斷加熱電路，這就導致電水壺內的水會一直保持沸騰狀態，直到被燒乾為止。這非常不方便
消費者的使用，同時電水壺內沒有水或水量很少的幹燒也會帶來一定的安全隱患。
針對上述電子控溫式電水壺在高海拔地區存在的水開不斷電問題，現有技術已有
相應的解決方法，例如2008年2月20日公告的中國專利CN100370376C，該專利引入了水溫
變化率的概念，當水溫達到某一個值(例如7(TC)時，就開始計算水溫變化率並將水溫變化
率與前一周期的水溫變化率相比較，當水溫變化率趨於平緩並最小時，就認為是電水壺內
的水已沸騰並切斷加熱電路，實現水開斷電。此專利方案雖然解決了電子控溫水壺在高海
拔地區水開沸騰但不斷電的問題，但也有其自身的缺點和不足電水壺中的水被燒開沸騰
後如果長時間未被飲用，電水壺內的開水就會冷卻降溫，在此情況下如果電水壺又被接通
電源重新開始加熱燒水(此次燒水俗稱為"二次燒水")，以水溫變化率來判斷水是否燒開
容易產生誤判，例如電水壺內的水被燒開後再冷卻到8(TC，此時再開始第二次通電燒水，
在上述溫水從8crc上升到src的全過程將耗時很長(具體時間根據電水壺的裝水量和電
源功率等因素而定)，此段時間內的水溫變化率將非常小而且平緩，這將導致控制電路做出 誤判認為水已燒開沸騰，並切斷加熱電路阻止進一步加熱。

發明內容
本發明的目的之一在於提出一種電水壺加熱控制方法，以克服上述背景技術中電 子控溫式電水壺在高海拔地區存在的水開沸騰但又不斷電以及"二次燒水"時容易產生誤 判的不足。 為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案 —種電水壺加熱控制方法，包括預熱階段A、加熱升溫階段B和沸騰階段C ;
所述加熱升溫階段B包括如下步驟 Bl :主控制單元驅動加熱裝置持續加熱，並控制測溫單元檢測即時水溫T ;主控制 單元將即時水溫T和預設在存儲單元中的起始溫度T。進行比較，當T > T。時，執行步驟B2 ; 當T < T。時，主控制單元控制測溫單元重新測溫，並繼續將T和T。進行比較；
B2 :主控制單元控制計時單元計算水溫升高一個單位值AT所對應的時間增量 At，主控制單元將時間增量At和預設在存儲單元中的極限時間增量At。進行比較，當 At> At。時，主控制單元判斷加熱升溫階段B結束，進入沸騰階段C;當At< At。時，主 控制單元控制計時單元重新計算時間增量At，並繼續將At和At。進行比較；
所述沸騰階段C包括如下步驟 CI :主控制單元判斷水已經沸騰，控制加熱電路停止加熱。 採用本加熱控制方法的電水壺在燒水時，主控制單元根據水溫升高一個單位值 AT所對應的時間增量At是否達到預設在存儲單元中的極限時間增量At。來判斷水是否 燒開沸騰，不僅能夠實現水開沸騰的準確判斷，還能夠有效解決現有技術在"二次燒水"時 容易產生誤判的問題。
上述起始溫度T。優選為80°C 。
上述極限時間增量A t。優選為20 60s。
進一步的，所述的沸騰階段C還包括如下步驟 C2 :主控制單元控制測溫單元檢測水沸騰時的沸點溫度Tf並保存在存儲單元中。
更進一步的，所述的加熱升溫階段B還包括如下步驟 BO :主控制單元讀取斷電記憶單元中的斷電記錄值，並判斷在前次燒水後電源是 否被切斷過，如果電源一直被保持，執行步驟B3 ;如果電源被切斷過，執行步驟B1 ;
B3 :主控制單元將測溫單元測得的即時水溫T和沸點溫度Tf進行比較，當T < Tf 時，主控制單元控制加熱裝置繼續加熱，並繼續將T與Tf進行比較；當T = Tf時，主控制單 元判斷加熱升溫階段B結束，並執行步驟Cl。 再進一步的，所述的存儲單元包括溫度修正單元，在執行加熱升溫階段B和/或沸 騰階段C時，主控制單元首先讀取溫度修正單元的修正值Tx對相對應的即時水溫T進行修 正，並將修正後的水溫L替代為即時水溫T。採用溫度修正單元對測溫單元檢測到的即時 水溫T進行修正主要是為了解決由測溫單元自身檢測精度不高導致的測溫不準確的問題。
所述的修正後的水溫1\為即時水溫T與對應的修正值Tx的和值。
所述的修正值Tx優選為3 5°C 。 本發明的另一個目的是提供一種實現上述加熱控制方法的電水壺，同樣能夠在高 海拔地區實現水開沸騰後及時斷電並避免"二次燒水"時產生誤判。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案 —種電水壺，包括主控制單元、計時單元、測溫單元和存儲單元，所述存儲單元還 包括斷電記憶單元。 —種電水壺，包括主控制單元、計時單元、測溫單元和存儲單元，所述存儲單元還 包括溫度修正單元。 相較於現有技術，本發明實現了三方面的有益效果 1、本發明在初次通電燒水時，根據水溫升高一個單位值AT所對應的時間增量A t是否達到預設在存儲單元中的極限時間增量A t。來判斷水是否燒開沸騰，不僅能夠準 確判斷水是否已燒開沸騰，還能夠解決現有技術在"二次燒水"時容易產生誤判的問題。
2、本發明將前次燒水時檢測到的沸點溫度Tf保存在存儲單元中並作為下一次燒 水時判斷水是否被燒開的標準，只要下一次燒水時的即時水溫T達到Tf即判定水已燒開沸 騰。本發明使得電水壺在前次燒水後的下一次燒水時，無需重複地進行長時間的水開沸騰 判斷，有效節約了燒水的時間，使得電水壺更加節能。 3、本發明採用溫度修正單元對測溫單元檢測到的即時水溫T進行溫度修正，能夠 獲得更加準確的水溫值，解決了傳統測溫單元由於其測溫精度不高所導致的測溫不準確的 問題。


圖1為本發明實施例中電水壺加熱控制方法的流程圖； 圖2為現有技術中測溫單元檢測出的水溫隨燒水時間變化的曲線圖； 圖3為測溫單元檢測出的水溫經溫度修正單元修正後隨時間變化的曲線圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例進一步說明本發明的技術方案。 電水壺的加熱控制方法包括預熱階段A、加熱升溫階段B和沸騰階段C三個階段。 電水壺的加熱電路接通後即進入預熱階段A，由於電水壺的發熱裝置剛剛開始發熱燒水，因 此，在此階段內水溫上升非常緩慢，水溫變化率很小。隨著加熱時間的增加，開始進入加熱 升溫階段B，此時水溫隨時間不斷地快速上升，水溫變化率較大。緊接著加熱升溫階段B的 是沸騰階段C，此階段內電水壺內的水已沸騰，水溫上升地極其緩慢直至不再上升，水溫變 化率逐漸減小直至為零。 如圖1所示，本實施例中電水壺的加熱燒水流程如下所述 本實施例包括兩次燒水過程，分別是電水壺的初次燒水以及初次燒水以後的第二 次燒水。 在某海拔高度下的高原地區初次使用本發明電水壺燒水時，接通電水壺的加熱電 路，加熱裝置開始加熱，由NTC溫度傳感器構成的測溫單元開始檢測即時水溫。當水溫不 斷升高由預熱階段A進入加熱升溫階段B後，主控制單元將測溫單元檢測到的即時水溫T 和預設在存儲單元中的起始溫度T。(本實施例取8(TC)做比較。如果即時水溫T沒有達 到80°C，即T 80°C ，則主控制單元驅動計時單元計算水溫升高一個單位值A T (本實施例 取TC )所對應的時間增量At，主控制單元將At和預設在存儲單元中的極限時間增量 At。(本實施例取40s)進行比較。如果At沒有達到40s，即At < 40s，則主控制單元驅 動計時單元重新計算水溫上升rC所對應的時間增量A t，並繼續將A t和40s進行比較； 如果At達到40s，即At^40s，則主控制單元判斷加熱升溫階段B結束，進入沸騰階段C， 主控制單元切斷加熱電路停止加熱，同時主控制單元還控制測溫單元檢測水沸騰時的沸點 溫度Tf並保存在存儲單元中。
本實施例中預設在存儲單元中的起始溫度t。設為8(TC，是考慮到我國幅員遼闊， 不同地域的海拔高度相差較大，因此，不同海拔高度下水的沸點也相差較大，但經過測算發 現，目前我國各地區水的沸點多數是在8(TC 10(TC之間，一般不會低於8(TC。在水溫上升 到8(TC後，計時單元計算水溫每上升rC所對應的時間增量A t，如果A t達到40s，主控制 單元就默認水已燒開沸騰並切斷加熱電路。本實施例中的極限時間增量At。是預先設定 並保存在存儲單元中的，它是在允許的極限環境溫度、極限裝水量以及極限發熱功率等特 定條件下測量和分析得來的，一般為20s 60s，本實施例取40s。如果電水壺內的水需要 耗時40s才能上升1 °C甚至耗時40s還無法上升1 °C ，主控制單元即判定此時電水壺內的水 已被燒開，並且此時的即時水溫T就是該海拔高度下的沸點溫度Tf 。這是因為，在加熱裝置 開始工作後，在一規定時間內(例如40s)，即使是在允許的最低的環境溫度、最大裝水量以 及最小發熱功率等特定條件下，水溫也必然會有增加，而不是保持不變。
在上述初次燒水後，如果電水壺開始第二次燒水，電水壺的加熱控制方法如下所 述從預熱階段A進入加熱升溫階段B後，主控制單元讀取斷電記憶單元中的斷電記錄值， 並判斷電水壺在前次燒水後電源是否被切斷過。斷電記憶單元的工作原理如下所述如果 電水壺在前次燒水後電源被切斷過，即電水壺的電源線被拔下來過，斷電記憶單元將斷電 記錄值設為1 ;如果電水壺在前次燒水後電源從未被切斷過，即電水壺一直處於通電待機 狀態，斷電記憶單元將斷電記錄值設為0。在本實施例中，如果主控制單元讀取的斷電記錄 值是l，則表明電水壺在前次燒水後電源曾被切斷過，電水壺的第二次燒水將重複上述初次
燒水時的工作過程。如果主控制單元讀取的斷電記錄值是o，則表明電水壺在前次燒水後電
源從未被切斷過且一直處於通電待機狀態，執行如下步驟主控制單元將測溫單元測得的 即時水溫T與前次燒水時保存在存儲單元中的沸點溫度Tf做比較。如果T達到Tf，即T = Tf，那麼主控制單元判斷水已燒開沸騰，並控制加熱電路停止加熱；如果T沒有達到Tf，即T < Tf，那麼主控制單元控制加熱裝置繼續加熱，並繼續將T與Tf進行比較。採用此加熱控 制方法的電水壺在燒水時，主控制單元將前次燒水時的沸點溫度Tf默認為本次燒水的沸點 溫度， 一旦測溫單元檢測到的即時水溫T達到前次燒水時的沸點溫度Tf，主控制單元即判定 水已燒開並控制加熱電路停止加熱，無需再對水的沸點溫度做長時間的重複的判斷，有效 節約了燒水的時間，使得電水壺更加節能。 眾所周知的是，在電水壺現有技術中，用來檢測水溫的測溫單元一般由NTC溫度 傳感器構成，而NTC溫度傳感器一般由負溫度係數的NTC熱敏電阻構成，它的電阻值隨著溫 度的升高而降低。為了保證具有良好的耐壓絕緣性能，常規的NTC溫度傳感器通常採用絕 緣性能好的材料作為傳感器外殼內的填充物；受該填充物隔熱性的影響，傳感器檢測到的 水溫值一般會比真實的水溫值低幾度，一般為3 5°C。如果在電水壺產品中增加數碼管 或LCD顯示實時水溫值的功能，就會出現顯示溫度不精準且滯後於實際水溫的情況。如圖 2所示，圖中實線代表電水壺在燒水過程中真實的水溫值隨燒水時間變化的曲線，虛線代表 現有技術中由傳統NTC溫度傳感器構成的測溫單元檢測到的水溫值隨時間變化的曲線。從 圖中可以看出，傳統NTC溫度傳感器檢測到的水溫值一般會比真實的水溫值低很多。
為解決上述存在的問題，使得由NTC溫度傳感器構成的測溫單元檢測出的即時水 溫T能夠更加接近真實的水溫值，本實施例在存儲單元中設置有溫度修正單元，在執行上 述加熱升溫階段B和/或沸騰階段C時，溫度修正單元對測溫單元檢測到的即時溫度T進行修正。所述溫度修正單元的工作原理和流程如下所述 測溫單元檢測到即時水溫T時，主控制單元根據所述的即時水溫T讀取與之相對 應的溫度修正值T,，並將即時水溫T與修正值T,相加後的和值作為修正後的水溫L，最後主 控制單元將修正後的水溫1\的值替代為即時水溫T並作為主控制單元作出程序判定和溫 度控制的溫度依據。所述的修正值Tx —般設為3 5t:，具體的數值視溫度傳感器的材質 以及測溫單元檢測到的即時水溫T的大小而定。當檢測到的即時水溫T較低時，修正值T, 一般設置得較大；當檢測到的即時水溫T較高時，修正值T,一般設置得較小。例如，在海拔 較高的雲貴高原地區，如果測溫單元檢測到的即時水溫T為86°C，由於溫度傳感器中的絕 緣材料的隔熱性的影響，此時真實的水溫肯定是高於86t:的，因此相應的，主控制單元根據 86t:所作出的程序判定以及溫度控制就會有偏差，與實際情況不符。本實施例採用了溫度 修正單元對測溫單元檢測到的即時水溫T進行修正，雖然測溫單元檢測到的即時水溫T是 86°C ，但主控制單元會根據此86tH賣取一個相應的修正值Tx (本實施例取4°C )，然後86°C 加上4t:，並將得到的9(TC作為修正後的水溫1\，最後將1\的值9(TC替代為即時水溫T並 作為主控制單元作出程序判定和溫度控制(例如初次燒水時判斷T是否達到T。，或者下一 次燒水時判斷T是否達到沸點溫度Tf)的溫度依據。 相反的，在海拔高度較低的一些地區，如果測溫單元檢測到的即時水溫T高於
86t:，例如93t:，主控制單元會根據93t:讀取一個較小的修正值i;，例如3t:，然後93t:加
上3°C，並將得到的96t:作為修正後的水溫1\，最後將1\的值96t:替代為即時水溫T並作
為主控制單元作出程序判定和溫度控制的溫度依據。 如圖3所示，實線代表電水壺在燒水過程中真實的水溫值隨燒水時間變化的曲 線，虛線代表測溫單元檢測到的水溫值經修正後隨燒水時間變化的曲線。對照圖2和圖3 可以發現，採用溫度修正單元對測溫單元檢測到的即時水溫T進行修正後，可以減小溫度 傳感器檢測到的即時溫度T與真實水溫間的偏差，使溫度傳感器檢測到的水溫值更接近真 實的水溫值，進而實現更加精準的溫度控制。 本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明， 而並非用作對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以上所述實施例的變化、 變型都將落在本發明的保護範圍內。
權利要求
一種電水壺加熱控制方法，包括預熱階段A、加熱升溫階段B和沸騰階段C；其特徵是所述加熱升溫階段B包括步驟B1主控制單元驅動加熱裝置持續加熱，控制測溫單元檢測即時水溫T；主控制單元將即時水溫T和預設在存儲單元中的起始溫度T0進行比較，當T≥T0時，執行步驟B2；當T＜T0時，主控制單元控制測溫單元重新測溫，並繼續將T和T0進行比較；B2主控制單元控制計時單元計算水溫升高一個單位值ΔT所對應的時間增量Δt，主控制單元將時間增量Δt和預設在存儲單元中的極限時間增量Δt0進行比較，當Δt≥Δt0時，主控制單元判斷加熱升溫階段B結束，進入沸騰階段C；當Δt＜Δt0時，主控制單元控制計時單元重新計算時間增量Δt，並繼續將Δt和Δt0進行比較；所述沸騰階段C包括步驟C1主控制單元判斷水已經沸騰，控制加熱電路停止加熱。
2. 根據權利要求1所述的電水壺加熱控制方法，其特徵是所述的起始溫度T。為80°C。
3. 根據權利要求l所述的電水壺加熱控制方法，其特徵是所述的極限時間增量At。為20 60s。
4. 根據權利要求l所述的電水壺加熱控制方法，其特徵是所述的沸騰階段C還包括步驟C2 :主控制單元控制測溫單元檢測水沸騰時的沸點溫度Tf並保存在存儲單元中。
5. 根據權利要求4所述的電水壺加熱控制方法，其特徵是所述的加熱升溫階段B還包括如下步驟BO :主控制單元讀取斷電記憶單元中的斷電記錄值，並判斷在前次燒水後電源是否被切斷過，如果電源一直被保持，執行步驟B3 ;如果電源被切斷過，執行步驟B1 ;B3 :主控制單元將測溫單元測得的即時水溫T和沸點溫度Tf進行比較，當T < Tf時，主控制單元控制加熱裝置繼續加熱，並繼續將T與Tf進行比較；當T = Tf時，主控制單元判斷加熱升溫階段B結束，並執行步驟Cl。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的電水壺加熱控制方法，其特徵是所述的存儲單元包括溫度修正單元，在執行加熱升溫階段B和/或沸騰階段C時，主控制單元首先讀取溫度修正單元的修正值Tx對相對應的即時水溫T進行修正，並將修正後的水溫1\替代為即時水溫T。
7. 根據權利要求6所述的電水壺加熱控制方法，其特徵是所述的修正後的水溫1\為即時水溫T與對應的修正值Tx的和值。
8. 根據權利要求7所述的電水壺加熱控制方法，其特徵是所述的修正值Tx為3 5°C 。
9. 一種實現了如權利要求1至8任一項所述的電水壺加熱控制方法的電水壺，包括主控制單元、計時單元、測溫單元和存儲單元，其特徵是所述存儲單元包括斷電記憶單元。
10. —種實現了如權利要求1至8任一項所述的電水壺加熱控制方法的電水壺，包括主控制單元、計時單元、測溫單元和存儲單元，其特徵是所述存儲單元包括溫度修正單元。
全文摘要
本發明涉及一種電水壺加熱控制方法和實現此加熱控制方法的電水壺，在初次加熱燒水時，根據水溫升高一個單位值ΔT所對應的時間增量Δt是否達到預設在存儲單元中的極限時間增量Δt0來判斷水是否燒開沸騰，能夠準確判斷水開沸騰。同時，本發明還將前次燒水時檢測到的沸點溫度Tf保存在存儲單元中，只要下一次燒水時的即時水溫T達到Tf即判定水已燒開沸騰，無需重複地進行長時間的水開沸騰判斷，有效節約了燒水時間。本發明能在各種海拔高度的地區使用，既能準確判斷水開沸騰，避免幹燒等安全隱患，又具有節能、控溫精度高等優點。
文檔編號G05D23/19GK101706669SQ20091023016
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月19日 優先權日2009年11月19日
發明者周偉, 張四海, 朱澤春 申請人:九陽股份有限公司