專利名稱：熱水器的恒溫系統(tǒng)及控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱水器的控制系統(tǒng)和方法，具體的講是熱水器的恒溫系統(tǒng)及控制方法。
背景技術：
目前大部分家用燃氣熱水器都是采用手動調(diào)整進水閥和氣閥來控制熱水器的出水溫度，由于影響出水溫度的因素很多，例如進水溫度、進水流量、環(huán)境溫度、燃氣流量、燃氣類別、熱交換率等等，很難達到理想的控制效果。用戶為了調(diào)整出水溫度，需要經(jīng)常調(diào)整進水量或進氣閥，這樣使得熱水器的使用非常不方便
發(fā)明內(nèi)容
針對上述的問題，本發(fā)明提供了一種熱水器的恒溫系統(tǒng)及控制方法，使熱水器能根據(jù)用戶設定的溫度自動調(diào)節(jié)進水量或進氣閥，以使出水溫度恒定在設定溫度。本發(fā)明熱水器的恒溫系統(tǒng)及控制方法，包括有顯示控制單元，還具有單片機，以及對單片機輸入連接的進水量檢測單元、進/出水溫度檢測單元和出水量檢測單元，所述的單片機還輸出連接有脈沖點火單元和閥門控制單元，所述的顯示控制單元與單片機雙向連接。其中顯示控制單元包括有顯示屏和帶有按鍵的控制面板，閥門控制單元包括了截止閥和進氣閥的控制電路，目前的進氣閥常見的有兩種，比例閥和蝶閥。其它所述的各檢測單元可以使用現(xiàn)有的檢測模塊、檢測電路等。通過檢測進水溫度、進水流量，經(jīng)PID (微積分調(diào)節(jié))控制算法計算出當前設定的出水溫度所需的火力對應的單片機PWM (脈寬調(diào)制信號)的占空比，把單片機輸出的PWM與進氣閥反饋電流通過比較器比較后輸出方波來控制進氣閥的開度，進而控制火力的大小，使其達到自動恒溫。進一步的，對所述單片機輸入連接的還有超溫檢測回路和火焰檢測回路。超溫檢測回路用戶當出水溫度超過設定溫度時(如75攝氏度)，單片機立即關閉進氣閥中的比例閥和截止閥，并發(fā)出超溫報警，顯示相應的故障代碼?；鹧鏅z測回路用于檢測是否處于燃燒狀態(tài)。可選的，所述單片機還雙向連接有直流無刷風機?？蛇x的，還包括對所述單片機輸入連接的用于檢測所述直流無刷風機壓力的風壓檢測單元。當外界壓強大于直流無刷風機向外排風的壓強時，風壓開關斷開，此時輸出一個高電平，當單片機檢測到這個高電平時，立即關閉進氣閥中的比例閥和截止閥并發(fā)出故障報警，顯示相應代碼。本發(fā)明還提供了一種用于上述系統(tǒng)的熱水器的恒溫控制方法，包括獲得單片機PWM與熱量之間的對應表通過單片機PWM的占空比來控制進氣閥的開度，從而調(diào)節(jié)熱水器的火力大小，單片機PWM有與進氣閥的最小電流和最大電流對應的最小PWM值和最大PWM值，根據(jù)目標溫度、進水溫度和進水量能夠得到熱量值，所述最小PWM值和最大PWM值之間的每個PWM值都有對應的熱量值，由此獲得每個PWM值與熱量值的對應表；當熱水器的出水溫度未達到設定的目標溫度或目標溫度改變時，系統(tǒng)的單片機通過進水量檢測單元得到當前的進水量，通過進/出水溫度檢測單元檢測到當前出水溫度，根據(jù)目標溫度與當前出水溫度的差值，由單片機進行PID模糊運算后得出溫度的調(diào)整量，把所述調(diào)整量作為新的溫升，通過熱量公式計算出熱量值，在所述單片機PWM與熱量的對應表里查出所述熱量值對應的PWM，通過單片機根據(jù)該PWM值調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)熱水器的火力；當進水量改變時，系統(tǒng)的單片機先根據(jù)之前的PWM值，在所述對應表中查得該PWM值對應熱量1，再根據(jù)當前的進水量和溫升算出熱量2，根據(jù)水量的增大或減少把熱量I和熱量2進行相應的加或減(水量增大時進行加，水量減小時進行減)，得出熱量3，在對應表里查出熱量3對應的PWM值，從而調(diào)節(jié)熱水器的火力。
優(yōu)選的，熱水器開機后，檢測熱水器中是否有水，如果有水則按照程序向下執(zhí)行，沒有水則中斷等待，這樣能保證熱水器不會由于干燒造成損壞。進一步的，熱水器開機后，先檢測熱水器的各傳感器是否正常，如果正常再進行點火，不正常則停止點火并進行故障提示。進一步的，熱水器開機后，先通過直流無刷風機對熱水器進行清掃后，在進行點火?？蛇x的，為避免一些意外情況打不著火，熱水器的點火分為兩次，當?shù)谝淮吸c火失敗后進行第二次點火，第二次點火失敗則進行點火失敗提示，兩次點火之間可以間隔幾秒。經(jīng)測試，本發(fā)明熱水器的恒溫系統(tǒng)及控制方法，系統(tǒng)的超調(diào)量彡3°C，恒溫穩(wěn)定時間< 10S，加熱時間< 15S，顯示精度±1°C。能夠使熱水器能根據(jù)用戶設定的溫度自動調(diào)節(jié)進水量或進氣閥，并且使出水溫度恒定在設定的溫度，整個系統(tǒng)操作簡單、安全可靠，所述的各檢測單元均可以使用現(xiàn)有的檢測模塊、檢測電路等，節(jié)省開發(fā)成本。以下結合實施例的具體實施方式
，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進一步的詳細說明。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述技術思想情況下，根據(jù)本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。


圖I為本發(fā)明熱水器的恒溫系統(tǒng)的框圖。圖2為本發(fā)明熱水器的恒溫控制方法的流程圖。
具體實施例方式如圖I所示本發(fā)明熱水器的恒溫系統(tǒng)，包括有顯示控制單元，還具有單片機，以及對單片機輸入連接的進水量檢測單元、進/出水溫度檢測單元和出水量檢測單元，對所述單片機輸入連接的還有超溫檢測回路和火焰檢測回路，單片機還輸出連接有脈沖點火單元和閥門控制單元，所述的顯示控制單元與單片機雙向連接，單片機還雙向連接有直流無刷風機，并輸入連接有用于檢測所述直流無刷風機壓力的風壓檢測單元。其中顯示控制單元包括有顯示屏和帶有按鍵的控制面板，閥門控制單元包括了截止閥和進氣閥的控制電路。超溫檢測回路用戶當出水溫度超過設定溫度時(如75攝氏度)，單片機立即關閉進氣閥中的比例閥和截止閥，并發(fā)出超溫報警，顯示相應的故障代碼。火焰檢測回路用于檢測是否處于燃燒狀態(tài)。所述的各檢測單元可以使用現(xiàn)有的檢測模塊、檢測電路等。如圖2所示本發(fā)明用于上述系統(tǒng)的熱水器的恒溫控制方法，包括獲得單片機PWM與熱量之間的對應表PwmTable 溫升Λ T=設定的目標溫度Tout-進水溫度Tin ；熱量W=ATX進水量m ；熱水器系統(tǒng)開機后，檢測是否有水，如果有誰便打開直流無刷風機進行前清掃2秒，反之則繼續(xù)等待。在前清掃的同時檢測各傳感器是否完好，如果有故障，則退出前清掃，報警并通過顯示控制單元顯示相應的故障代碼，反之前清掃完畢后就打開火焰檢測使能、 閥門控制單元中的截止閥和進氣閥，開始點火。如果點火成功后，就根據(jù)當前的熱量W在對應表PwmTable里查出所需的PWM值；如果8秒內(nèi)都沒點著火，則進行第二次點火，如果第二次也點不著火，則顯示點火失敗故障并報警，停止點火。點火成功后，通過單片機PWM的占空比來控制進氣閥的開度，從而調(diào)節(jié)熱水器的火力大小，單片機PWM有與進氣閥的最小電流和最大電流對應的最小PWM值PwmMin和最大PWM值PwmMax，根據(jù)目標溫度Tout、進水溫度Tin和進水量m能夠得到熱量值W，所述最小PWM值PwmMin和最大PWM值PwmMax之間的每個PWM值都有對應的熱量值W，由此獲得每個PWM值與熱量值W的對應表PwmTable ；當熱水器的出水溫度未達到設定的目標溫度Tout或目標溫度Tout改變時，系統(tǒng)的單片機通過進水量檢測單元得到當前的進水量m，通過進/出水溫度檢測單元檢測到當前出水溫度，根據(jù)目標溫度與當前出水溫度的差值，由單片機進行PID (微積分調(diào)節(jié))模糊運算后得出溫度的調(diào)整量P，把所述調(diào)整量P作為新的溫升△!%通過上述的熱量公式計算出熱量值W。在所述單片機PWM與熱量的對應表PwmTable里查出所述熱量值W對應的PWM，通過單片機根據(jù)該PWM值調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)熱水器的火力；當進水量m改變時，系統(tǒng)的單片機先根據(jù)之前的PWM值，在所述對應表PwmTable中查得該PWM值對應熱量Wl，再根據(jù)當前的進水量m和溫升△ T算出熱量W2，根據(jù)水量的增大或減少把熱量Wl和熱量W2進行相應的加或減(水量增大時進行加，水量減小時進行減)，得出熱量W3，在對應表PwmTabIe里查出熱量W3對應的PWM值，從而調(diào)節(jié)熱水器的火力。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，是通過檢測進水溫度Tin、進水流量，經(jīng)PID (微積分調(diào)節(jié))控制算法計算出當前設定的出水溫度所需的火力對應的單片機PWM (脈寬調(diào)制信號)的占空比，把單片機輸出的PWM與進氣閥反饋電流通過比較器比較后輸出方波來控制進氣閥的開度，進而控制火力的大小，使其達到自動恒溫。經(jīng)測試，本發(fā)明熱水器的恒溫系統(tǒng)及控制方法，系統(tǒng)的超調(diào)量彡3°C，恒溫穩(wěn)定時間< 10S，加熱時間< 15S，顯示精度±1°C。能夠使熱水器能根據(jù)用戶設定的溫度自動調(diào)節(jié)進水量或進氣閥，并且使出水溫度恒定在設定的溫度，整個系統(tǒng)操作簡單、安全可靠。
權利要求
1.熱水器的恒溫系統(tǒng)及控制方法，包括有顯示控制單元，其特征為還具有單片機，以及對單片機輸入連接的進水量檢測單元、進/出水溫度檢測單元和出水量檢測單元，所述的單片機還輸出連接有脈沖點火單元和閥門控制單元，所述的顯示控制單元與單片機雙向連接。
2.如權利要求I所述的熱水器的恒溫系統(tǒng)及控制方法，其特征為對所述單片機輸入連接的還有超溫檢測回路和火焰檢測回路。
3.如權利要求I或2所述的熱水器的恒溫系統(tǒng)及控制方法，其特征為所述單片機還雙向連接有直流無刷風機。
4.如權利要求3所述的熱水器的恒溫系統(tǒng)及控制方法，其特征為還包括對所述單片機輸入連接的用于檢測所述直流無刷風機壓力的風壓檢測單元。
5.用于權利要求I所述恒溫系統(tǒng)的熱水器的恒溫控制方法，其特征包括 獲得單片機PWM與熱量之間的對應表通過單片機PWM的占空比來控制進氣閥的開度，從而調(diào)節(jié)熱水器的火力大小，單片機P WM有與進氣閥的最小電流和最大電流對應的最小PWM值和最大PWM值，根據(jù)目標溫度、進水溫度和進水量能夠得到熱量值，所述最小PWM值和最大PWM值之間的每個PWM值都有對應的熱量值，由此獲得每個PWM值與熱量值的對應表; 當熱水器的出水溫度未達到設定的目標溫度或目標溫度改變時，系統(tǒng)的單片機通過進水量檢測單元得到當前的進水量，通過進/出水溫度檢測單元檢測到當前出水溫度，根據(jù)目標溫度與當前出水溫度的差值，由單片機進行PID模糊運算后得出溫度的調(diào)整量，把所述調(diào)整量作為新的溫升，通過熱量公式計算出熱量值，在所述單片機HVM與熱量的對應表里查出所述熱量值對應的PWM，通過單片機根據(jù)該PWM值調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)熱水器的火力； 當進水量改變時，系統(tǒng)的單片機先根據(jù)之前的PWM值，在所述對應表中查得該PWM值對應熱量1，再根據(jù)當前的進水量和溫升算出熱量2，根據(jù)水量的增大或減少把熱量I和熱量2進行相應的加或減，得出熱量3，在對應表里查出熱量3對應的PWM值，從而調(diào)節(jié)熱水器的火力。
6.如權利要求5所述的熱水器的恒溫控制方法，其特征為熱水器開機后，檢測熱水器中是否有水，如果有水則按照程序向下執(zhí)行，沒有水則中斷等待。
7.如權利要求5所述的熱水器的恒溫控制方法，其特征為熱水器開機后，先檢測熱水器的各傳感器是否正常，如果正常再進行點火，不正常則停止點火并進行故障提示。
8.如權利要求5所述的熱水器的恒溫控制方法，其特征為熱水器開機后，先通過直流無刷風機對熱水器進行清掃后，在進行點火。
9.如權利要求5至8之一所述的熱水器的恒溫控制方法，其特征為熱水器的點火分為兩次，當?shù)谝淮吸c火失敗后進行第二次點火，第二次點火失敗則進行點火失敗提示。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱水器的恒溫系統(tǒng)及控制方法，包括有顯示控制單元，還具有單片機，以及對單片機輸入連接的進水量檢測單元、進/出水溫度檢測單元和出水量檢測單元，所述的單片機還輸出連接有脈沖點火單元和閥門控制單元，所述的顯示控制單元與單片機雙向連接。本發(fā)明熱水器的恒溫系統(tǒng)及控制方法，系統(tǒng)的超調(diào)量≤3℃，恒溫穩(wěn)定時間≤10S，加熱時間≤15S，顯示精度±1℃。能夠使熱水器能根據(jù)用戶設定的溫度自動調(diào)節(jié)進水量或進氣閥，并且使出水溫度恒定在設定的溫度，整個系統(tǒng)操作簡單、安全可靠。
文檔編號F24H9/20GK102818371SQ201210286529
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權日2012年8月13日
發(fā)明者杜雙華, 龍強, 尹崇章 申請人:四川長虹電器股份有限公司