專利名稱：一種單片機控制數(shù)字式高質(zhì)節(jié)能飲水機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于日常生活中的家電產(chǎn)品，具體涉及一種由單片機控制數(shù)字式高質(zhì)節(jié)能 飲水機。
技術背景隨著人們生活水平的日益提高,飲水機已走進千家萬戶，給人們生活帶來了極大的便 利。據(jù)統(tǒng)計目前國內(nèi)有4000萬臺飲水機在使用中，而且其數(shù)目在不斷增加，可見市場潛 力很大，正日益成為人們生活不可缺少的幫手。但是傳統(tǒng)飲水機高速發(fā)展之后所面臨的問 題是我們所不能回避和漠視的。當前由于傳統(tǒng)飲水機在設計和控制方面的缺陷而在健康、 節(jié)能方面帶來的問題，已是一大社會公害，消費者對此一直有很多抱怨和不滿。主要問題有以下幾方面一、 久煮產(chǎn)生"千滾水"當傳統(tǒng)飲水機加熱系統(tǒng)開啟后，電熱絲開始加熱，熱膽中飲水升溫；當水溫達到設定 溫度(一般為90攝氏度)后，溫控器停止加熱；由于熱量散發(fā)而使熱膽中水溫不斷緩慢 下降，當水溫降到另一設定溫度(一般為75攝氏度)時，溫控器又重新開始加熱。這樣飲 用水在熱膽內(nèi)被反復"加熱一冷卻一再加熱"而形成"千滾水"。這種水看似干凈，實際上卻 含有重金屬、砷化物等有害物質(zhì)，長期引用會干擾人的胃腸功能，使人出現(xiàn)腹瀉、腹脹。二、 耗電量遠超過家用空調(diào)器飲水機正逐漸成為是家庭中耗電量最大的家用電器，我們做過這樣一項簡單的算術以制造l升水為例，在不關機的狀態(tài)下，功率為0.5KW的傳統(tǒng)飲水機日均消耗電能1.8千 瓦時，證明是節(jié)能冰箱的4倍多。傳統(tǒng)飲水機"燒燒停停"的工作機理，無形中造成90%以 上的能源浪費，使其成為"電能殺手"。三、 水干燒易造成火患目前飲水機在使用過程中，用戶通常會讓飲水機一直處于通電狀態(tài)，這就存在著極大的安全隱患飲水機一旦缺水而用戶忘記加水，就會使飲水機干燒造成火災事故。四、功能單一，可控性差目前大多家用飲水機功能少且可控性差，機器的開啟和關閉都需人工操作，而且出現(xiàn) 蓄水箱水量少或是沒有水引起干燒時，只能斷電保護而沒有報警功能，同時也不能實時顯 示水膽中的水溫，這些問題都在一定程度上給用戶帶來了不便。 實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服了傳統(tǒng)飲水機的上述不足，提供一種實時控制性好、功能 多、操作簡單、節(jié)電、安全的高質(zhì)節(jié)能飲水機。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取了如下技術方案。包括有水膽和控制電路部分， 其特征在于所述的水膽為真空保溫水膽，在真空保溫水膽內(nèi)設置有下限液位傳感器10和上限液位傳感器15，在真空保溫水膽12的上端面設置有進冷水電磁閥13，側面設置有出熱水電磁閥17和熱電偶16;所述的控制電路部分包括有中央處理電路l、數(shù)碼顯示和鍵盤控制電路2、實時時鐘 電路3、進水出水控制電路4、溫度采集電路5、液位檢測電路6、加熱控制電路7和電源 電路9;其中，實時時鐘電路3與中央處理電路1相連，將時鐘信號傳送給中央處理電路1; 進水出水控制電路4的輸入端與中央處理電路1相連，輸出端與進冷水電磁閥13和 出熱水電磁閥17相連，中央處理電路1通過進水出水控制電路4控制進冷水電磁閥13和 出熱水電磁閥17的打開和閉合；溫度采集電路5的一端與真空保溫水膽12內(nèi)的熱電偶13相連，另一端與中央處理電 路1相連，將真空保溫水膽12內(nèi)的溫度信號傳送給中央處理電路1;液位檢測電路6的一端與下限液位傳感器10和上限液位傳感器15相連，另一端與中 央處理電路1相連，將真空保溫水膽12內(nèi)的液位信號傳送給中央處理電路1;加熱控制電路7與中央處理電路1相連，加熱控制電路7在中央處理電路1的控制下 給真空保溫水膽12中的熱水加熱；數(shù)碼顯示和鍵盤控制電路2與中央處理電路1相連，用于顯示真空保溫水膽12中水 的溫度及當前的時間，鍵盤可控制系統(tǒng)的開關機狀態(tài)及設定定時時間。還包括有報警電路8，報警電路8與中央處理電路1相連，在真空保溫水膽12內(nèi)的液 位低于下限液位或蓄水箱中水量不足時發(fā)出報警。在系統(tǒng)上電后中央處理電路首先會完成對各部分的初始化，然后處理實時時鐘電路3 和溫度采集電路5送來的信息并控制數(shù)碼顯示及鍵盤控制電路2顯示當前的時間和水膽中 的水溫。接著采集液位監(jiān)測電路6的信息判斷水膽中水位的高低，若水位低于下限則控制 進水出水控制電路4對水膽加水并延時一定的時間，之后再采集液位監(jiān)測電路6的信息判 斷水膽中水位的高低，若水位沒有達到上限則說明蓄水箱中沒有水，中央處理電路l就會 觸發(fā)斷電報警電路8。若水位高于下限，中央處理電路1就會處理溫度采集電路5采集的 信息，當水膽中水溫高于設定下限溫度時就會控制進水出水控制電路4打開處熱水電磁閥， 否則就會觸發(fā)加熱控制電路7開始加熱直到達到上限水溫后關閉電源并控制進水出水控制 電路4打開處熱水電磁閥，實現(xiàn)"水不開流不出"的功能。另位在此過程中可隨時通過中 央處理電路1控制數(shù)碼顯示及鍵盤控制電路2設定自動開機和關機的時間。 本實用新型的有益效果是-1、 由于該飲水機采用了真空保溫水膽因而可以大大延長熱水的保溫時間。另外，控 制電路部分采用了以單片機為核心的數(shù)字控制電路，從而實現(xiàn)了飲水機取熱水時沒有冷水 補充及"水不開流不出"的功能，并且直到熱水用完才加入冷水并開始加熱，這樣就很大 程度上避免了傳統(tǒng)飲水機的"千滾水"，提高了水質(zhì)。2、 有效的節(jié)約電能資源。由于在很大程度上避免了熱水膽中熱水的反復加熱，這樣 就能節(jié)約大量的電能資源，且給家庭節(jié)省了開支。3、 產(chǎn)品安全性高。當熱水膽中沒有冷水流入出現(xiàn)干燒或者蓄水箱中水量不足時，系 統(tǒng)就會斷電報警，因而使產(chǎn)品的安全性得到極大的提高。4、 功能多，實時控制性好。本實用新型系統(tǒng)穩(wěn)定性好，抗干擾能力強，實時控制性 好，可以設定開機和關機的時間，實時顯示熱水的溫度，而且此設置功能比較簡單、易操 作，能很好的滿足使用者的要求，同時給使用者的生活帶來極大的方便。


圖l控制系統(tǒng)電路框圖圖2飲水機控制系統(tǒng)電路原理圖圖3電磁閥、熱電偶、液位傳感器安裝示意圖圖4飲水機工作流程圖圖中1、中央處理電路，2、數(shù)碼顯示及鍵盤控制電路，3、實時時鐘電路，4、進水 出水控制電路，5、溫度采集電路，6、液位監(jiān)測電路，7、加熱控制電路，8、報警電路， 9、電源電路；10、下限液位傳感器，11、通氣孔，12、真空保溫水膽，13、真空保溫水 膽，14、進水口， 15、上限液位傳感器，16、熱電偶，17、出熱水電磁閥，18、出水口， 19、排水口。
具體實施方式
結合附圖圖1 圖4對本實施例進行詳細說明本實施例的控制系統(tǒng)電路的特點是中央處理電路1采用了以單片機為核心處理器。 中央處理電路l:由U1單片機組成，Ul選用的是AT89C55WD， Ul的P0. 0 P0. 7引腳 和實時時鐘電路3中實時時鐘模塊U20的1 8引腳相連，P3. 3、 P3. 6、 P3. 7、 ALE和其 10 13引腳相連，Pl. 0和進水出水控制電路4中的進冷水控制電路模塊U2的1引腳相連， Pl. 1和進水出水控制電路4中的出熱水控制電路模塊U5的1引腳相連，P1.2和液位監(jiān)測 電路6中的上限液位傳感器U6的1引腳相連，Pl. 3和液位監(jiān)測電路6中的上下限液位傳 感器U7的1引腳相連，P1.4和加熱控制電路7中的緩沖器U8的1引腳相連，P2.0和P2. 1 和實時時鐘電路3中的反相器U19的1、 2引腳相連，P2. 2 P2. 4和數(shù)碼顯示及鍵盤控制 電路2中的數(shù)碼管U14和鍵盤驅(qū)動器Ull的1 3引腳相連，P2. 5和P2. 6和溫度采集電路 5中的A/D轉換模塊U17的1、 2引腳相連，P2. 7和報警電路8中的功率放大器U15的1 引腳相連。數(shù)碼顯示和鍵盤控制電路2:包括數(shù)碼管U14和鍵盤驅(qū)動器U11、控制鍵盤U12、三態(tài) 緩沖器U13、數(shù)碼管U14四部分，Ull選用的是HD7279， U]2選用的是OMRON按鍵B3F-4055， U13選用的是74LS244。其中Ull的4 9和U13的1 6引腳相連，而U13的1 12引腳 和U14的1 6引腳相連，Ull的10 17引腳和U14的7 14引腳相連，U12的1 7引腳 和Ull的10 16相連，U12的8、 9引腳和U13的5、 6引腳相連。實時時鐘電路3:由實時時鐘模塊U20和反相器U19的1、 3引腳組成。其中，U19選 用的是74LS04, U20選用的是DS12887, U20的9引腳和U19的3引腳相連，U20的14引腳 接地。進水出水控制電路4:由進冷水控制電路模塊U2、進冷水電磁閥U3、出熱水控制電路 模塊U5、出熱水電磁閥U4組成。其中(J2、(J5選用的是TLP52H' U3、U4選叫的是2W160-15。 U2的2、 3引腳和U3的1、 2引腳相連，U5的2、 3引腳和U4的1、 2引腳相連。溫度采集電路5:由A/D轉換模塊U17、溫度采集模塊U18、電阻R、反相器U19的2、 4引腳組成。U17選用的是DWB-l)tlOO， U18選用的是TLC549。 U17的3引腳和U19的4 引腳相連，U17的4引腳引出兩根線， 一根和電阻R的一段相連，另一根和U18的1引腳 相連，電阻R的另一段和地線相連，而U18的2引腳也和地線相連。液位監(jiān)測電路6:由上限液位傳感器U6和下限液位傳感器U7組成。U6、 U7選用的是 FBS-45S-512A，其中U6的2引腳和地線相連，同樣U7的2引腳也和地線相連。加熱控制電路7:由緩沖器U8、加熱控制電路U9、繼電器U10組成。U9選用的是 TLP52H ， U8選用的是SN7禮S07N， U10選用的是APA3319。其中U8的2引腳和U9的1 引腳相連，U9的2、 3引腳和U10的1、 2引腳相連。報警電路8:由功率放大電路U15和揚聲器U16組成。U15選用的是LM386， ■選用 的是FMQ-2724。其中U15的2引腳和U16的1引腳相連。電源電路9:除了日常生活用電+220V夕卜，還包括由+5V電源模塊和+24V電源模塊組 成的供電電路。參照附圖4，飲水機工作過程如下當飲水機上電開機后首先完成對實時時鐘模塊U20、數(shù)碼管和鍵盤驅(qū)動器Ull、 A/D轉 換模塊U17的初始化，打開單片機U1的中斷，設置初始運行參數(shù)，并關閉兩個進水出水 電磁閥U3和U4，在數(shù)碼管U14中顯示時間和熱水膽中的水溫，并時刻響應鍵盤電路U12 和實時時鐘電路的中斷。首先對下限液位傳感器U7采集的信息分析處理，當判斷熱水膽 中的水位達到最低時，為了防止干燒，單片機U1將打開進冷水的電磁閥U3，并延時一段 時間。接著對上限液位傳感器U6采集的信息分析處理，當判斷熱水膽中水位達到最高水位時，單片機U1則控制關閉進冷水電磁閥U3。若在設定的一段延時之后，水膽內(nèi)仍沒有 達到最高水位，則說明蓄水箱中已沒有水，單片機Ul就會觸發(fā)報警器U16報警提示使用 者應給飲水機加水。若開機后判斷水位高于設定的最低值，則將溫度采集電路監(jiān)測的此時 水膽內(nèi)水溫和設定值比較，若低于設定值則就會通過加熱控制電路觸發(fā)繼電器U10進行加 熱，直到水溫達到設定值時就會關閉繼電器停止加熱并由單片機Ul通過出熱水控制電路 打開出熱水電磁閥U4，這樣就實現(xiàn)了 "水不開流不出"的功能，反之則不加熱處于保溫狀 態(tài)。當按下鍵盤電路U12上設定定時時間的按鍵時，進入設置定時狀態(tài)，通過小時和分鐘按鍵可分別設置小時和分鐘，最后按下確定鍵退出設置定時狀態(tài)，單片機ui會把定時時間保存到內(nèi)存中，當定時時間到時，整個系統(tǒng)就會進入"睡眠狀態(tài)"而不在執(zhí)行任何操作，而U20則會一直處于工作狀態(tài)，以保證系統(tǒng)正常計時。同樣當按下設置開機時間按鍵時， 進入設定開機時間，分別通過小時和分鐘按鍵設置開機時間，按下確定鍵后退出設置狀態(tài)， 單片機Ul把此時間也保存到內(nèi)存中，當時鐘達到這個時間時自動開始運行程序的各個操 作。參照附圖3，在真空保溫水膽上端面位置安裝上限和下限液位傳感器，在側壁中下位 置安裝熱電偶，在進水口和出水口分別安裝電磁閥，在上端面上設置有通氣孔，在下端面 上設置有排水口。
權利要求1、一種單片機控制數(shù)字式高質(zhì)節(jié)能飲水機，包括有水膽和控制電路部分，其特征在于所述的水膽為真空保溫水膽(12)，在真空保溫水膽(12)內(nèi)設置有下限液位傳感器(10)和上限液位傳感器(15)，在真空保溫水膽(12)的上端面設置有進冷水電磁閥(13)，側面上設置有出熱水電磁閥(17)和熱電偶(16)；所述的控制電路部分包括有中央處理電路(1)、數(shù)碼顯示和鍵盤控制電路(2)、實時時鐘電路(3)、進水出水控制電路(4)、溫度采集電路(5)、液位檢測電路(6)、加熱控制電路(7)和電源電路(9)；其中，實時時鐘電路(3)與中央處理電路(1)相連，將時鐘信號傳送給中央處理電路(1)；進水出水控制電路(4)的輸入端與中央處理電路(1)相連，輸出端與進冷水電磁閥(13)和出熱水電磁閥(17)相連，中央處理電路(1)通過進水出水控制電路(4)控制進冷水電磁閥(13)和出熱水電磁閥(17)的打開和閉合；溫度采集電路(5)的一端與真空保溫水膽(12)內(nèi)的熱電偶(16)相連，另一端與中央處理電路(1)相連，將真空保溫水膽(12)內(nèi)的溫度信號傳送給中央處理電路(1)；液位檢測電路(6)的一端與下限液位傳感器(10)和上限液位傳感器(15)相連，另一端與中央處理電路(1)相連，將真空保溫水膽(12)內(nèi)的液位信號傳送給中央處理電路(1)；加熱控制電路(7)與中央處理電路(1)相連，加熱控制電路(7)在中央處理電路(1)的控制下給真空保溫水膽(12)中的熱水加熱；數(shù)碼顯示和鍵盤控制電路(2)與中央處理電路(1)相連，用于顯示真空保溫水膽(12)中水的溫度及當前的時間，鍵盤可控制系統(tǒng)的開關機狀態(tài)及設定定時時間。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種單片機控制數(shù)字式高質(zhì)節(jié)能飲水機，其特征在于還包括有報警電路(8)，報警電路(8)與中央處理電路(1)相連，在真空保溫水膽(12)內(nèi)的 液位低于下限液位或蓄水箱中水量不足時發(fā)出報警。
專利摘要本實用新型屬于日常生活中的家電產(chǎn)品，具體涉及一種由單片機控制的數(shù)字式高質(zhì)節(jié)能飲水機。主要由真空保溫水膽、控制系統(tǒng)電路、電磁閥、熱電偶、液位開關、電源電路組成。其中控制系統(tǒng)電路包括以單片機為處理核心的中央處理電路1和與中央處理器相連接的數(shù)碼顯示和鍵盤控制電路(2)、實時時鐘電路(3)、進水出水控制電路(4)、溫度采集電路(5)、液位監(jiān)測電路(6)、加熱控制電路(7)、報警電路(8)及電源電路(9)。本實用新型結構簡單，成本低廉，節(jié)能環(huán)保、安全性高、實用性強、系統(tǒng)本身穩(wěn)定性好、抗干擾能力強，不但能實現(xiàn)精確的控制，而且設置功能比較簡單、容易操作。
文檔編號G05B19/042GK201097186SQ20072017341
公開日2008年8月6日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權日2007年9月28日
發(fā)明者倪建東, 喆 劉, 劉振杰, 張萬年, 閆志鴻 申請人:北京工業(yè)大學