[发明专利]即热式加热体出水温度的智能控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及大功率即热式加热体的智能控制方法。

背景技术

对于磨豆咖啡机，即热式饮水设备或者即热式电热水器，都是采用大功率的即热式加热体，可以实现冷水到热水的立即加热。为了实现即热的效果，即热式加热体都是采用大功率配置，由于功率较大，温度变化速度很快，传统测温用的传感器获得的温度数据延迟时间较大，同时，由于温度传感器不能与水直接接触，中间必须要有卫生合格材料进行隔离，这样就更增加了数据的延迟时间。由于检测数据的延迟性会造成出水温度的巨大波动，给控制系统开发设计带来很大的难度。

发明内容

本发明的目的是为了解决即热式加热体出水温度的控制问题，利用储水容器温度和已知参数，准确控制出水温度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

即热式加热体出水温度的智能控制方法，包括进行集中控制的单片机，安装在储水容器底部并与所述的单片机相连的温度传感器R0，所述的单片机每隔固定时间检测所述温度传感器R0的储水容器温度T₀(t)，已知水的密度为ρ，水的比热容为C，所述的即热式加热体的内阻为R, 所述的即热式加热体的热转换效率为K，并且设定所述的即热式加热体的出水流量为Q，出水温度为T₂(t)，根据热平衡原理得到公式C*( T₂(t) - T₀(t) )* ρ* Q=K*P，其中，P为所述的即热式加热体的加热功率，P=PWM*V²/R，其中，PWM为加热的占空比，V为供电电压，因此得到C*( T₂(t) - T₀(t) )* ρ* Q= K*PWM*V² /R，

最后整理得到PWM=C*(T₂(t) - T₀(t))* ρ* Q* R /( K*V²)。

保持所述的出水流量                                               不变，可通过调节所述的占空比PWM，控制所述的出水温度T₂(t)，为T₂(t)=( K*PWM *V²)/ (C*ρ*Q*R)+ T₀(t)。

在所述的占空比PWM等于100%的情况下，可通过调节所述的出水流量Q，来控制所述的出水温度T₂(t)，所述的出水流量Q = K*V²/ (C*ρ* R* (T₂(t) - T₀(t)))。

本发明的有益效果主要表现在：1、不进行出水温度检测，无检测延时；2、采用开环控制方法，控制响应快，稳定性好，出水温度不会大幅波动。

 

附图说明

图1是即热式加热体的加热框图；

图2是即热式加热体出水温度的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1，图2，即热式加热体出水温度的智能控制方法，包括进行集中控制的单片机，安装在储水容器1底部并与所述的单片机相连的温度传感器R0，所述的单片机每隔固定时间检测所述温度传感器R0的储水容器1温度T₀(t)。

已知水的密度为ρ，水的比热容为C，所述的即热式加热体2的内阻为R, 所述的即热式加热体2的热转换效率为K，并且设定所述的即热式加热体2的出水流量为Q，出水温度为T₂(t)。

所述的即热式加热体2功率很大，所以加热速度快，冷水经过以后能加热到足够温度，但是由于功率较大，温度变化速度很快，传统测温用的传感器获得的温度数据延迟时间较大，同时，由于温度传感器不能与水直接接触，中间必须要有卫生合格材料进行隔离，这样就更加增加了数据的延迟时间。由于检测数据的延迟性会造成出水温度的巨大波动，不能达到实际使用要求。为了能够准确控制出水温度，必须放弃传统基于温度检测的闭环控制方法，采用开环控制方法，利用储水容器温度和已知参数，准确控制出水温度。

根据所述的即热式加热体2的加热原理，电能经过一定的损耗转换成热能传递给所述的即热式加热体2内部的水，水获得热量温度升高。基于热平衡原理得到公式

C*( T₂(t) - T₀(t) )* ρ* Q=K*P，