CN107951392A - 一种快速调节水温的饮水机 - Google Patents

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陈瑾
朱向冰
应世伟
李鹏飞
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Abstract

本发明公开了一种快速调节水温的饮水机，所述快速调节水温的饮水机包括：出水口、电源电路、单片机、按键、显示屏、多个温度传感器、半导体制冷片、电子开关、多个液位传感器、阀门、三个小水箱；半导体制冷片和水箱按照特定的方式连接；当设定温度后，开启冷热水阀门以及半导体制冷片，通过温度传感器实时感应水温反馈到单片机中，从而控制水温。本申请解决了市场上饮水机不能准确快速控制水温的弊端，可以迅速的改变水温，并且可以将水温降低到室温以下，可以减小饮水机的噪音，具有成本低、能耗小、用户等待时间短等优点，降低了水资源的浪费。

Description

一种快速调节水温的饮水机
技术领域
本发明专利涉及一种饮水机，特别涉及一种采用半导体制冷片控制水温的饮水机。
背景技术
饮水机是一种与饮用水配合使用，可加热饮用水并方便人们饮用的装置。自问世以来，受到人们广泛的欢迎，很快在人们的日常生活中占据了不可替代的作用。在已有技术中饮水机都是设置两个供水开关，一个是供应加热过的饮用水，另一个是供应常温的饮用水，从而方便人们饮用。但是当人们想要喝到一定温度的水时，需要冷热水不断混合来调节水温，既不方便，也不能准确快速的调节水温，然而在一些应用场合中对水温有严格的要求，比如泡茶常需要95℃以上的热水、冲蜂蜜常需要 50℃~60℃的热水、泡咖啡常需要 80℃~90℃的热水、冲奶粉常需要 40℃~60℃的热水等，现有的饮水机不能满足这些要求；在炎热的夏天人们想要喝到室温以下的水也得不到满足。这种不足之处至今仍未得到解决。现有技术在给饮用水加热的过程中直接将电能转换成热能，这种方式对能量的利用率不高，在饮水机加热过程中会产生噪音。
现有的饮水机主要有一些技术不足：不能方便的控制水温，不能满足用户的需要；难以将水温降到室温以下，也不能满足人们在夏天饮水的需求；同时，饮水机能量的利用率也不高，而且饮水机在使用过程中有噪音。
发明内容
为了解决上述问题，本发明专利提供了一种快速调节水温的饮水机，包括出水口、电源电路、单片机、按键、显示屏、多个温度传感器、半导体制冷片、电子开关、多个液位传感器、阀门、三个小水箱；所述按键与单片机电连接；显示屏与单片机电连接；温度传感器与单片机电连接；液位传感器与单片机电连接；半导体制冷片与电子开关电连接；电子开关与单片机电连接；所述三个小水箱分别是冷水水箱、热水水箱和出水水箱；所述半导体制冷片固定在冷水水箱和热水水箱之间，冷水水箱与半导体制冷片紧密接触，热水水箱与半导体制冷片紧密接触；所述温度传感器固定在小水箱内壁上；所述显示屏在按键附近；所述冷水水箱和出水水箱之间有阀门；所述热水水箱和出水水箱之间有阀门；在出水水箱底部附近有出水口。
进一步的，饮水机中还包括LED指示灯，LED指示灯与单片机电连接；所述LED指示灯在出水口上方。
本发明专利的有益效果有：能方便的控制水温，能满足用户对不同饮用水水温的需要；可以将水温降到室温以下，能满足人们在夏天饮水的需求；添加了显示屏，可以实时的显示水温，方便了用户的使用；在容器外部有半导体制冷片，半导体制冷片是电流换能型片件，不需要任何的制冷剂，通过输入电流的控制，可实现准确的水温控制，并且当实际水温高于目标水温时，可以迅速的降低水温，可以将水温降低到室温以下；设置了小水箱，只对用户需要的水量进行加热或降温，不仅达到节能的效果还可以降低硬件的成本，避免浪费饮用水，由于水箱中水量少所以加热或制冷的速度快，从而减少用户等待的时间；当半导体制冷片通电时，不仅可以使冷水水箱降温，同时可以使热水水箱加热，提高了饮水机的能效，半导体制冷片与小水箱紧密接触，可以降低热阻，减小加热过程中的噪音。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。附图用来提供对本申请的进一步理解，与本申请的实施例共同用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。
图 1 是本发明专利一个实施例的电原理图。
图 2 是实施例中三个小水箱及其周围部分的示意图。
图中：1.单片机，2.电源电路，3.按键，4.显示屏，5.温度传感器，6.阀门，7.液位传感器，8.电子开关，9.半导体制冷片，10.LED 指示灯，11.入水口，12.饮用水出水口，13.热水出水口，14.冷水出水口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利实施例做进一步的详细说明，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明专利的技术方案，而不能解释为是对本发明专利技术方案的限制。
在附图中，一种快速调节水温的饮水机，包括：出水口、电源电路、单片机、按键、显示屏、多个温度传感器、半导体制冷片、电子开关、多个液位传感器、阀门、三个小水箱。
按键与单片机电连接；在一个实施例中，采用矩阵按键，为了保证按键的准确好用， 采用了单片机按键的消抖程序，在另一个实施例中采用独立按键配合消抖电路，这两种方案 结构简单、价格便宜，在实施例中按键用来设定水温。
显示屏与单片机电连接；在一个实施例中显示屏采用的是 12864 液晶模块，这种液晶模块体积小、功耗低、可以方便的显示汉字，在实施例中显示实时的水温、设定的水温和饮水机中剩余的水量等信息。在另一个实施例中使用触摸屏，触摸屏具有显示屏的功能，可以显示信息，触摸屏还具有按键的功能。
温度传感器与单片机电连接；在小水箱内部加入多个温度传感器，可以更准确的检测水温，当小水箱中加入不同温度的饮用水时，小水箱中温度不均匀，设置多个温度传感器能够准确反映小水箱温度的情况。在小水箱中安装液位传感器，通过测量水量可以减少水资源的浪费，并根据水量的多少和当前水温来确定加热或制冷的功率，尽快达到用户设定的水温，减少用户等待时间，还可以减少用电量。在一个实施例中采用的是 DS18B20 温度传感器，多个 DS18B20 并联在三线上，通过这三条线可实现单片机与多个 DS18B20 的双向通信，在-10℃~125℃时都能使用，精度可以达到 0.5℃。温度传感器也可以采用热敏电阻和热电偶，这两种传感器还需要配套的电路。
液位传感器与单片机电连接；在小水箱外壁贴合液位传感器，可以对各种温度的饮用水进行精确测量，在本实施例中采用的是 DS1603NF 超声波非接触式液位传感器，它可以实现非接触准确探测，并且这种液位传感器体积小、易安装、抗干扰能力强，超声波可以穿透容器的外壁，测量液位的高度，适用于壁厚不超过 5mm 的多种材质的容器。
半导体制冷片与电子开关电连接；半导体制冷片工作时需要大电流，因而通过电子开关控制半导体制冷片工作。在本实施例中采用的是 TEC1-12706 型号的半导体制冷片，可快速加热或制冷。在本实施例中电子开关采用的是 MOSFET，具体型号是 IRF540，在另外一个实施例中电子开关采用的是继电器，继电器具有价格低廉，稳定可靠等优点。
电子开关与单片机电连接；单片机给电子开关发出不同的信号，使电子开关打开或者关断。在一个实施例中单片机采用的是 STC89C51，这种单片机结构简单、价格便宜，在这个实施例中还有 ISD4003 语音模块，单片机和语音模块的通讯，驱动语音模块播放提示语音，包括设定的水温、当前的水温、是否缺水等信息。在其他实施例中也采用其它类型的单片机。
在一个实施例中阀门采用的是电动比例积分调节阀，阀门中有电机，单片机发出电信号直接控制阀门的开闭，进而控制水的流量。在另一个实施例中阀门采用的是电动阀，电动阀的驱动电流较大，单片机通过电子开关给阀门供电，控制电动阀的阀门开度。在一个实施例中出水口采用自动阀门，当水温达到用户设定值时，它自动放水；在另一个实施例中出水口采用手动阀门，当水温达到用户设定值时，由用户打开阀门手动放水。
在一个实施例中电源电路把 220V 或 110V 的交流电转变成 12V 和 5V 的直流电，电源电路采用开关电源制作，5V的直流电供给单片机使用，12V 的直流电通过电子开关供给半导体制冷片以及阀门。
三个小水箱分别是冷水水箱、热水水箱和出水水箱；在实施例中小水箱采用 304食品级不锈钢做内胆，每个小水箱的容量为 300 毫升，当用户想要喝到的饮水温度与实际温度不同时，由于小水箱的容量小，可以快速升温或降温从而减少用户等待时间并且节能，降低水资源的浪费。当用户不需要饮用水时，饮水机待机，三个小水箱中可能残留不同温度的饮用水，由于设置了三个小水箱，所以冷水、热水和出水分开放置，减少了它们之间的热交换，可以达到较好的保温效果，进而能达到节能省电的效果，同时也减少了半导体制冷片的工作时间，延长了半导体制冷片的使用寿命，降低了整机的故障率和维修费用。
半导体制冷片固定在冷水水箱和热水水箱之间，冷水水箱与半导体制冷片紧密接触，热水水箱与半导体制冷片紧密接触；在实施例中给半导体制冷片通电后，半导体制冷片一端发热一端制冷，在给冷水水箱制冷同时，也给热水水箱制热，从而降低了能源的损耗，也可以减少用户等待的时间。在大多数场合使用半导体制冷片时需要用风扇或散热片降温，而本申请中半导体制冷片一端直接与冷水水箱紧密接触，另一端直接与热水水箱紧密接触，减小了整机的体积，不需要使用风扇或散热片，降低了成本，也减少了风扇的能耗，也避免了风扇使用过程中带来的噪音，也避免了温度过高损坏半导体制冷片，延长了使用寿命。半导体制冷片与冷热水箱直接接触的方式也降低了热阻，使得半导体制冷片和水箱之间热量传导更加迅速和高效，进而减少了半导体制冷片与周围环境中空气等其他物质之间的热交换，更加节能环保；在传统的热水加热过程中，热水会震动，会发出声音，而本申请中由于冷水水箱与半导体制冷片紧密接触，热水水箱与半导体制冷片紧密接触，降低了热水的震动，减少了声音。
温度传感器固定在小水箱内壁上；本实施例中温度传感器固定在小水箱内壁防止温度传感器随着水流运动，避免了温度传感器引线的松动以及脱落。
显示屏在按键附近；便于用户使用，在实施例中显示屏在按键上方 5cm 处。
冷水水箱和出水水箱之间有阀门；热水水箱和出水水箱之间有阀门。在实施例中，单片机根据冷水水箱和热水水箱的水温以及用户需要的温度来控制阀门的开度，从而控制冷水和热水的流量，在出水水箱中冷水和热水混合，迅速达到用户满意的饮用水水温，不仅减少了用户等待的时间，而且更加节能。
按键在出水口附近；便于用户操作，在一个实施例中按键在出水口的上方 10cm处。
饮水机中还包括 LED 指示灯，在实施例中采用两颗 3mm 圆头 LED，一颗是发红光 LED，当红光亮起时说明正在工作中；一颗为发绿光 LED，当绿光亮起时说明水温已达到用户要求。LED 指示灯与单片机电连接，LED 指示灯由单片机的 I/O 口驱动。
以上结合附图对本发明专利的实施方式作了详细说明，但本发明专利不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明专利原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明专利的保护范围内。

Claims (2)

1.一种快速调节水温的饮水机，其特征是：包括出水口、电源电路、单片机、按键、显示屏、多个温度传感器、半导体制冷片、电子开关、多个液位传感器、阀门、三个小水箱；所述按键与单片机电连接；显示屏与单片机电连接；温度传感器与单片机电连接；液位传感器与单片机电连接；半导体制冷片与电子开关电连接；电子开关与单片机电连接；所述三个小水箱分别是冷水水箱、热水水箱和出水水箱；所述半导体制冷片固定在冷水水箱和热水水箱之间，冷水水箱与半导体制冷片紧密接触，热水水箱与半导体制冷片紧密接触；所述温度传感器固定在小水箱内壁上；所述显示屏在按键附近；所述冷水水箱和出水水箱之间有阀门；所述热水水箱和出水水箱之间有阀门；在出水水箱底部附近有出水口。
2.根据权利要求 1 所述的一种快速调节水温的饮水机，其特征是：饮水机中还包括LED 指示灯，LED 指示灯与单片机电连接；所述 LED 指示灯在出水口上方。
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