一种智能开水器.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103673277 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103673277 A (21)申请号 201310718901.X (22)申请日 2013.12.23 F24H 1/20(2006.01) F24H 9/20(2006.01) F24H 9/00(2006.01) F24H 9/18(2006.01) (71)申请人 安徽理工大学 地址 232001 安徽省淮南市舜耕中路 168 号 安徽理工大学 (72)发明人 胡霞 沈美云 徐传芳 郑津津 李伟波 柏跃程 (74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 11350 。

2、代理人 汤东凤 (54) 发明名称 一种智能开水器 (57) 摘要 本发明公开了一种智能开水器， 包括箱体、 控 制器、 温度采集模块、 液位采集模块、 电磁阀控制 模块、 加热控制模块、 显示模块和漏电检测模块、 电源模块、 出水开关， 所述箱体分为上、 中、 下三 层， 上层为加热层， 中层为温水层， 下层为冷开水 层， 各层之间设有排水阀， 通过控制排水阀开合储 存不同温度的饮水， 在每层中设有温度传感器和 上、 下液位传感器， 以此来控制各层中水温和水 位。本发明提供的智能开水器的设计解决了 “阴 阳水” 和 “千滚水” 的饮用问题， 系统运行可靠、 操 作方便， 可以满足不同场合下人。

3、们对不同水温饮 用水的需要。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103673277 A CN 103673277 A 1/1 页 2 1. 一种智能开水器， 包括箱体 （1） 、 控制器 （2） 、 温度采集模块 （3） 、 液位采集模块 （4） 、 电磁阀控制模块 （5） 、 加热控制模块 （6） 、 显示模块 （7） 、 漏电检测模块 （8） 、 电源模块 （9） 和 出水开关 （10） ， 其特征在于， 所述温度采集模块 （3。

4、） 、 所述液位采集模块 （4） 、 所述电磁阀控 制模块 （5） 、 所述加热控制模块 （6） 、 所述显示模块 （7） 、 所述漏电检测模块 （8） 和电源模块 （9） 分别与控制器 （2） 连接进行通信 ； 所述温度采集模块 （3） 包括第一温度传感器 （31） 、 第 二温度传感器 （32） 和第三温度传感器 （33） ， 所述液位采集模块 （4） 包括第一液位传感器 （41） 、 第二液位传感器 （42） 、 第三液位传感器 （43） 、 第四液位传感器 （44） 、 第五液位传感器 （45） 和第六液位传感器 （46） ， 所述电磁阀控制模块 （5） 包括第一排水阀 （51） 、 。

5、第二排水阀 （52） 、 第三排水阀 （53） 和进水电磁阀 （54） ， 所述加热控制模块 （6） 包括第一加热管 （61） 和 第二加热管 （62） 。 2. 如权利要求 1 所述的智能开水器， 其特征在于， 所述箱体 （1）采用不锈钢加保温 材料， 以利于保温， 并防止取水人员烫伤 ； 所述箱体 （1）分为上、 中、 下三层， 大小比例为 1:2:3， 上层为加热层， 中层为温水层， 下层为冷开水层 ； 所述加热层和所述温水层之间设有 所述第一排水阀 （51） ， 所述温水层和所述下冷开水层之间设有所述第二排水阀 （52） ， 通过 控制所述排水阀 （51） 和 （52） 的开合储存不同。

6、温度的饮水 ； 所述加热层设有所述第一液位 传感器 （41） 、 所述第一温度传感器 （31） 和所述第二液位传感器 （42） ， 用来控制所述加热层 的水温和水位 ； 所述温水层设有所述第三液位传感器 （43） 、 所述第二温度传感器 （32） 和所 述第四液位传感器 （44） ， 用来控制所述温水层的水温和水位 ； 所述冷开水层设有所述第五 液位传感器 （45） 、 所述第三温度传感器 （33） 和所述第六液位传感器 （46） ， 用来控制所述冷 开水层的水温和水位 ； 所述显示模块 （7） 中包括加热层的显示模块 （71） 、 温水层的显示模块 （72） 和冷开水层 的显示模块 （73）。

7、 ， 所述显示模块 （71） 包括显示实时温度的显示屏、 声控报警装置、 LED 显示 灯， 红灯显示加热状态， 绿灯显示保温状态 ； 所述显示模块 （72） 和所述显示模块 （73） 只有 显示实时温度的显示屏 ； 所述电源模块 （9） 用于给所述控制器 （2） 、 所述温度采集模块 （3） 、 所述液位采集模块 （4） 、 所述电磁阀控制模块 （5） 、 所述加热控制模块 （6） 、 所述显示模块 （7） 和所述漏电检测 模块 （8） 提供电源 ； 在所述箱体 （1） 每层外侧设有出水开关 （10） ， 在箱体 （1） 底部设有用于 清洁的所述第三排水阀 （53） ， 用于定期清洁。 3.。

8、 如权利要求 1 所述的智能开水器， 其特征在于， 所述控制器 （2） 采用单片机。 4. 如权利要求 1 所述的智能开水器， 其特征在于， 所述智能开水器还包括限压阀 （11） ， 所述限压阀 （11） 安装于所述箱体 （1） 上。 5. 如权利要求 1 所述的智能开水器， 其特征在于， 所述智能开水器还包括通气孔 （12） ， 所述通气孔 （12） 有三个， 分别位于所述箱体 （1） 的加热层、 温水层和冷开水层上。 6. 如权利要求 4 所述的智能开水器， 其特征在于， 所述通气孔 （12） 加装过滤网。 7. 如权利要求 1 所述的智能开水器， 其特征在于， 所述温度采集模块 （3） 。

9、中的温度传感 器为 DS18B20。 8.如权利要求1所述的智能开水器， 其特征在于， 所述漏电检测控制模块 （8） 包括漏电检 测电路和漏电控制电路， 所述漏电检测电路包括电感 L1、 L2， 电阻 R2、 R3、 R4、 R5， 电容 C9 和比 较器 LM311， 所述漏电控制电路包括晶体三极管 Q1、 二极管 D5、 电阻 R6、 R7 和继电器 J1、 J2。 权 利 要 求 书 CN 103673277 A 2 1/4 页 3 一种智能开水器 技术领域 0001 本发明涉及一种饮用水加热设备， 尤其涉及一种智能开水器。 背景技术 0002 随着人们物质生活水平的不断提高， 饮水安全。

10、及便捷性成为主要任务。而传统储 水箱式电开水器内水量不够时会自动注水。若取开水人未注意或是急等饮用， 电热开水器 就会流出冷热混合的水 （俗称阴阳水） 。阴阳水可能含有各种病原微生物， 因此喝阴阳水可 能引起各种肠道传染病 ； 再者， 若长期无人取水， 致使箱体内饮水反复加热， 造成 “千滚水” 。 千滚水中会积淀亚硝酸盐这种致癌物质， 对人们身体健康产生极大危害。 发明内容 0003 有鉴于现有技术的上述缺陷， 本发明所要解决的技术问题是提供一种智能开水 器， 解决 “阴阳水” 和 “千滚水” 的饮用问题， 该智能开水器运行可靠、 操作方便， 能同时提供 不同温度的饮用水， 满足不同场合下人。

11、们对不同水温饮用水的需要。 0004 为实现上述目的， 本发明提供了一种智能开水器， 包括箱体、 控制器、 温度采集模 块、 液位采集模块、 电磁阀控制模块、 加热控制模块、 显示模块和漏电检测模块、 电源模块、 出水开关， 所述温度采集模块、 所述液位采集模块、 所述电磁阀控制模块、 所述加热控制模 块、 所述显示模块和所述漏电检测模块和电源模块分别与控制器连接进行通信 ； 所述温度 采集模块包括第一温度传感器、 第二温度传感器和第三温度传感器， 所述液位采集模块包 括第一液位传感器、 第二液位传感器、 第三液位传感器、 第四液位传感器、 第五液位传感器 和第六液位传感器， 所述电磁阀控制模。

12、块包括第一排水阀、 第二排水阀、 第三排水阀和进水 电磁阀， 所述加热控制模块包括第一加热管和第二加热管。 0005 所述箱体分为上、 中、 下三层， 上层为加热层， 中层为温水层， 下层为冷开水层。所 述加热层和所述温水层之间设有所述第一排水阀， 所述温水层和所述下冷开水层之间设有 所述第二排水阀， 通过控制所述排水阀的开合储存不同温度的饮水， 所述加热层设有所述 第一液位传感器、 所述第一温度传感器和所述第二液位传感器， 用来控制所述加热层的水 温和水位， 所述温水层设有所述第三液位传感器、 所述第二温度传感器和所述第四液位传 感器， 用来控制所述温水层的水温和水位， 所述冷开水层设有所述。

13、第五液位传感器、 所述第 三温度传感器和所述第六液位传感器， 用来控制所述冷开水层的水温和水位 ； 0006 所述电源模块用于给所述控制器、 所述温度采集模块、 所述液位采集模块、 所述电 磁阀控制模块、 所述加热控制模块、 所述显示模块和所述漏电检测模块提供电源， 在所述箱 体每层外侧设有所述出水开关， 在箱体底部设有用于清洁的所述第三排水阀， 用于定期清 洁。 0007 在本发明的较佳实施方式中， 所述控制器采用单片机。 0008 在本发明的另一较佳实施方式中， 所述智能开水器还包括限压阀， 所述限压阀安 装于所述箱体上。 说 明 书 CN 103673277 A 3 2/4 页 4 00。

14、09 在本发明的较佳实施方式中， 所述智能开水器还包括通气孔， 所述通气孔有三个， 分别位于所述箱体的加热层、 温水层和冷开水层上。 0010 在本发明的另一较佳实施方式中， 所述通气孔加装过滤网。 0011 在本发明的较佳实施方式中， 所述温度采集模块中的温度传感器为 DS18B20。 0012 在本发明的另一较佳实施方式中， 所述漏电检测控制模块包括漏电检测电路和 漏电控制电路， 所述漏电检测电路包括电感 L1、 L2， 电阻 R2、 R3、 R4、 R5， 电容 C9 和比较器 LM311， 所述漏电控制电路包括晶体三极管 Q1、 二极管 D5、 电阻 R6、 R7 和继电器 J1、 J。

15、2。 0013 本发明提供的智能开水器的设计解决了 “阴阳水” 和 “千滚水” 的饮用问题， 该系 统运行可靠、 操作方便， 可以用在服务区、 车站为旅客提供不同温度的饮用水， 还可以用在 机关、 学校、 酒店、 医院、 企业等单位人流量较大的公共场所。 可以满足不同场合下人们对不 同水温饮用水的需要， 为人们日常生活饮水提供了极大的安全和便利。 0014 以下将结合附图对本发明的构思、 具体结构及产生的技术效果作进一步说明， 以 充分地了解本发明的目的、 特征和效果。 附图说明 0015 图 1 是本发明的一个较佳实施例的结构示意图 ； 0016 图 2 是本发明的一个较佳实施例的结构框图 。

16、； 0017 图 3 是本发明的一个较佳实施例的电源模块原理图 ； 0018 图 4 是本发明的一个较佳实施例的漏电检测控制模块的漏电检测电路 ； 0019 图 5 是本发明的一个较佳实施例的漏电检测控制模块的漏电控制电路 ； 0020 图 6 是本发明的一个较佳实施例的智能开水器系统流程。 具体实施方式 0021 如图 1 和图 2 所示， 一种智能开水器， 包括箱体 1、 控制器 2、 温度采集模块 3、 液位 采集模块4、 电磁阀控制模块5、 加热控制模块6、 显示模块7和漏电检测模块8、 电源模块9、 出水开关10。 温度采集模块3、 液位采集模块4、 电磁阀控制模块5、 加热控制模块。

17、6、 显示模 块 7 和漏电检测模块 8 和电源模块 9 分别与控制器 2 连接， 进行通信。控制器 2 采用单片 机。 0022 温度采集模块 3 包括第一温度传感器 31、 第二温度传感器 32 和第三温度传感器 33。 液位采集模块4包括第一液位传感器41、 第二液位传感器42、 第三液位传感器43、 第四 液位传感器 44、 第五液位传感器 45 和第六液位传感器 46。电磁阀控制模块 5 包括第一排 水阀 51、 第二排水阀 52、 第三排水阀 53 和进水电磁阀 54。加热控制模块 6 包括第一加热管 61 和第二加热管 62。 0023 箱体 1 分为上、 中、 下三层， 上层为。

18、加热层， 中层为温水层， 下层为冷开水层。加热 层和温水层之间设有第一排水阀 51， 温水层和下冷开水层之间设有第二排水阀 52， 通过控 制排水阀 51 和 52 的开合储存不同温度的饮水。在加热层设有第一液位传感器 41、 第一温 度传感器31和第二液位传感器42， 用来控制加热层的水温和水位。 温水层设有第三液位传 感器 43、 第二温度传感器 32 和第四液位传感器 44， 用来控制温水层的水温和水位。冷开水 层设有第五液位传感器45、 第三温度传感器33和第六液位传感器46， 用来控制冷开水层的 说 明 书 CN 103673277 A 4 3/4 页 5 水温和水位。以此来控制各层。

19、中水温和水位， 达到区分和避免 “阴阳水” 和 “千滚水” 的目 的。在每层外侧设有出水开关 10， 方便取用各温度饮用水， 达到不同人群的需求 ； 在箱体 1 底部设有用于清洁的第三排水阀 53， 用于定期清洁。 0024 刚出厂的开水器， 由于各水层比较封闭， 加热层在加热过程中产生的热气难以及 时排除， 势必会产生极大压力， 为此， 在开水器箱体上装上限压阀 11 以此避免箱体因压力 过大而发生爆炸等安全事故。温水层和冷开水层因为是密闭空间， 要取用水必须要有通气 孔 12， 通气孔 12 要加装过滤网以保证饮用水的卫生。 0025 电源模块 9 用于给控制器 2、 温度采集模块 3、 。

20、液位采集模块 4、 电磁阀控制模块 5、 加热控制模块 6、 显示模块 7 和漏电检测模块 8 提供电源， 需要两种电源， 分别是 +5V 和 +12V。 +5V用于单片机、 人机交互电路、 温度检测电路、 漏电检测电路等 ； +12V用于给继电器 线圈和电磁阀提供电源。+12V 电源直接通过外接 12V 的电源得到 ； +5V 电源通过 LM7805 稳 压芯片将 +12V 电压变成 +5V。图 3 是电源的原理图。 0026 漏电检测控制模块 8 用于检测开水器的加热管 61 和 62 是否漏电， 若检测到漏电， 则将漏电信息发送给控制器 2， 开水器停止工作， 切断整个系统的供电。漏电检。

21、测控制模块 8 的漏电检测电路包括电感 L1、 L2， 电阻 R2、 R3、 R4、 R5， 电容 C9 和比较器 LM311， 电路如图 4 所示。在开水器安全状态下， 加热管 61 和 62 不管是处于正常还是非正常工作状态， 通过 电感 L1 上的电流都是恒定的。根据电磁感应定律， 电感 L2 上将不会产生感应电流 ； 但开水 器在漏电状态下， 开水器加热管 61 的工作回路就会有泄漏电流存在， 根据电磁感应定律， 通过电感 L1 有变化的电流， 就会产生磁场感应， 电感 L2 上就有电流通过， 当漏电电流超过 规定安全值， 经比较器 LM311 比较后送到单片机 2 的中断口， 单片机。

22、立即响应中断。漏电检 测控制模块 8 的漏电控制电路包括晶体三极管 Q1、 二极管 D5、 电阻 R6、 R7 和继电器 J1、 J2。 如图 5 所示， 当单片机响应中断后， 从 I/O 口输出低电平至三极管 Q1 基极， 此时三极管 Q1 截止， 继电器 J1 失电断开， 继电器 J2 线圈掉电， 在 0.1s 内迅速切断整个系统的供电， 确保 饮水人员安全。 0027 温度传感器使用 DS18B20 采集温度， DS18B20 最大的特点是单总线数据传输方式， DS18B20 的数据 I/O 均由同一条线来完成。DS18B20 的电源供电方式有 2 种 ： 外部供电方式 和寄生电源方式。。

23、外部电源供电方式是 DS18B20 最佳的工作方式， 工作稳定可靠。在外接 电源方式下， 可以充分发挥 DS18B20 宽电源电压范围的优点， 即使电源电压 Vcc 降到 5V 时， 仍然可以满足精度要求。不管何种供电方式， I/O 口线要接 10K 左右的上拉电阻。本设 计采用外部供电方式供电， DS18B20 与芯片连接电路如图 4 所示。 0028 本实施例提供的智能开水器的工作流程如图 6 所示。智能开水器上电或复位后， 装置开始自检， 若有故障则报警， 如果没有则进水电磁阀 54 打开， 往开水器中注水， 控制器 2检测到第一液位传感器41的信号， 电加热管61开始加热 （在急需开水。

24、的情况下， 另外一个 电加热管 62 可以手动工作） 。当第一温度传感器 31 检测到加热层的水温达到 100时， 停 止加热， 此时可以取用开水， 显示模块 7 上的显示屏显示红灯灭， 绿灯亮， 并显示实时温度。 当取水量小且第一温度传感器31检测到水温降到80时， 第一排水阀51打开， 向温水层放 水， 进入自动保温状态。第二液位传感器 42 检测到加热层没有水时， 第一排水阀 51 关闭， 进水电磁阀 54 打开重新注入冷水， 同时控制器 2 根据加热层第一液位传感器 41 的信号控 制电加热管 61 的导通。当单片机 2 检测到第三液位传感器 43 的信号或第二温度传感器 32 说 明。

25、 书 CN 103673277 A 5 4/4 页 6 检测到水温降到 50时， 控制第二排水阀 52 的打开， 向冷开水层放水。当温水层的水被取 用到一定液位时， 单片机通过对第四液位传感器 44 的信号采集， 控制第二排水阀 52 关闭。 单片机 2 检测到第五液位传感器 45 的信号时， 停止往冷开水层进水。若长时间无人取用水 时， 打开第三排水阀 53 将冷开水层排出 （可另做它用） ， 单片机 2 检测到第六液位传感器 46 的信号时， 控制第三排水阀 53 关闭。箱体 1 中第一排水阀 51、 第二排水阀 52、 第三排水阀 53 和进水电磁阀 54 还可以设置为手动用于定期清洁。。

26、上、 中、 下三层水箱的温度都是通过 温度传感器来检测， 第一温度传感器 31 用来判断水是否达到 100或低于 80， 而第二温 度传感器 32 则用来监测温水层温度， 从而实现对温水层的水进行保温控制及排水控制。 0029 与传统电开水器相比， 本实施例提供的智能开水器的设计解决了 “阴阳水” 和 “千 滚水” 的饮用问题， 该系统运行可靠、 操作方便， 可以用在服务区、 车站为旅客提供不同温度 的饮用水， 还可以用在机关、 学校、 酒店、 医院、 企业等单位人流量较大的公共场所。可以满 足不同场合下人们对不同水温饮用水的需要， 为人们日常生活饮水提供了极大的安全和便 利。 0030 以上。

27、详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解， 本领域的普通技术无需创 造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此， 凡本技术领域中技术人员 依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、 推理或者有限的实验可以得到的技术 方案， 皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。 说 明 书 CN 103673277 A 6 1/5 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103673277 A 7 2/5 页 8 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103673277 A 8 3/5 页 9 图 4 说 明 书 附 图 CN 103673277 A 9 4/5 页 10 图 5 说 明 书 附 图 CN 103673277 A 10 5/5 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 103673277 A 11 。