CN112012299B - 一种云泡沫控制方法以及智能马桶 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能马桶技术领域，特指一种云泡沫控制方法以及智能马桶，包括有发泡管路、以及通过管路与发泡管路相连通的进水装置、进液装置以及进气装置，所述发泡管路内设置有检测发泡管路内液体流量的流量计、检测进水装置内的液体温度的进水温度传感器、以及检测进液装置内的液体温度的进液温度传感器，由控制器根据控制流量计、进水温度传感器以及进液温度传感器的信号分别控制进水装置、进液装置以及进气装置的工作；本发明根据液体温度以及流量的变化对进水装置、进液装置以及进气装置的输出功率进行调节，以达到最佳发泡率，其可有效满足发泡的要求、又可实现对整体流量的调整以及温度所产生的差异调节。

Description

一种云泡沫控制方法以及智能马桶

技术领域：

本发明属于智能马桶技术领域，特指一种云泡沫控制方法以及智能马桶。

背景技术：

现有部分智能马桶上会安装泡沫发生器，泡沫发生器包括有进水装置、进液装置与进气装置，通过进水装置与进液装置分别抽取水液与发泡剂，使得两者按一定比例混合形成泡沫液体，再由进气装置向内充气使得泡沫液体进行起泡以形成泡沫。而由泡沫发生器产生的泡沫则覆盖在智能马桶的便槽中，可有效避免污物结垢在便槽内处于暴露状态；同时，泡沫还能有效的封住便槽，防止便槽内的异味进入到室内；并且，在使用过程中由于泡沫的存在，可有效防止便槽内的水溅到屁股上。

其中，由于现有控制泡沫发生器工作的发泡控制***并没有流量反馈调节机制，同时对温度产生的差异也无法实现调整，从而在实际应用过程中，泡沫发生器的进水装置与进液装置工作所产生热量会使得水液与发泡剂的温度上升，进而水液与发泡剂之间的混合比例、以及泡沫液体与空气之间的混合比例无法到达最佳，导致发泡率不高和整体发泡量差异比较大，最终无法稳定的输出满足功能性要求的泡沫。

发明内容：

本发明的目的是提供一种能够根据温度以及流量的变化而对进水装置、进液装置以及进气装置的功率进行调节、以达到最佳发泡率的云泡沫控制方法以及智能马桶。

本发明是这样实现的：

一种云泡沫控制方法，包括有发泡管路、以及通过管路与发泡管路相连通的进水装置、进液装置以及进气装置，所述发泡管路内设置有检测发泡管路内液体流量的流量计、检测进水装置内的液体温度的进水温度传感器、以及检测进液装置内的液体温度的进液温度传感器，由控制器根据控制流量计、进水温度传感器以及进液温度传感器的信号分别控制进水装置、进液装置以及进气装置的工作，包括以下步骤，

A、在控制器中设定发泡周期为t、时间变量为x、进气时间为X₀、目标流量为Q_目标值以及进气装置的输出功率为P；并且，通过进水温度传感器检测此时进水装置内的水液温度、以获得初始水体温度T_水，通过进液温度传感器检测此时进液装置内的液体温度、以获得初始液体温度T_液，由控制器根据进水温度传感器与进液温度传感器的信号分别设定进水装置的输出功率为P_水、进液装置的输出功率P_液；

B、开启进水装置、进液装置以及进气装置；

C、在0<x<X₀时，

控制器控制进水装置、进液装置以及进气装置分别以步骤A中所预设的P_水、P_液以及P进行工作；

D、在X₀<x<t时，

通过流量计检测发泡管路内液体流量以获得测得流量Q_测量值，当Q_测量值≠Q_目标值时、控制器对进气装置的输出功率P进行调节；当Q_测量值＝Q_目标值时、则进气装置的输出功率P保持不变；

由进水温度传感器检测此时进水装置内的水液温度、以获得水体温度T_水，当水体温度T_水≠初始水体温度T_水、控制器对进水装置的输出功率P_水进行调节，当水体温度T_水＝初始水体温度T_水时、则进水装置的输出功率P_水保持不变；

由进液温度传感器检测此时进液装置内的液体温度、以获得液体温度T_液，当液体温度T_液≠初始液体温度T_液、控制器对进液装置的输出功率P_液进行调节，当液体温度T_液＝初始液体温度T_液时、则进液装置的输出功率P_液保持不变；

E、在x>t时，关闭进水装置、进液装置与进气装置，完成发泡功能。

在上述的一种云泡沫控制方法中，所述控制器根据进气模型公式对进气装置的输出功率P进行设定以及调节，进气模型公式为：

其中，P_max为进气装置的功率最大值；a为比例常数；τ为进气装置的最小功率调节系数。

在上述的一种云泡沫控制方法中，所述进气装置的最小功率调节系数τ为0.01～0.1。

在上述的一种云泡沫控制方法中，所述比例常数a为0.3～0.8。

在上述的一种云泡沫控制方法中，所述控制器根据进液模型公式对进液装置的输出功率P_液进行设定以及调节，进液模型公式的推导过程为：

对于任意发泡进液模型来说，为满足达到一定高度的泡沫，需在一定的发泡周期t内，将一定质量m_液的发泡液抽取混入一定质量m_水的水液中进行发泡。

已知密度公式(1)：

ρ_液＝m_液/V_液 (1)

ρ_液：液体密度；m_液：需要抽取的液体质量；V_液：液体的体积；

已知液体的密度和温度的关系可近似为下面比例式子(2)：

ρ_液＝k_液*T_液+b_液 (2)

k_液:比例常数，k_液<0；b：常数；T_液：液体温度，T_液∈(0℃，45℃]；

由(1)(2)式可得下式(3)

已知液体体积V_液还可以表达成以下式子(4)：

V_液＝S_液*t*v_液 (4)

t：发泡周期；v_液：流速；S_液：进液装置对应管路的截面积；

由(3)(4)式可得下式(5)：

由上式可以看出，温度T_液上升后，流速v_液越快；温度T_液下降后，流速v_液越慢。

对任意发泡液体进液装置均存在底数为a_液的对数式子(6)：

P_液：为功率变量；a_液：为常数；c_液：为常数；

由上式(6)可推导出下式(7)：

由于进液装置的功率存在明显的上下限值，需要对式子进行如下变化。

将(5)代入(7)，可得下式(8)：

其中，P_液max为进液装置的最大功率；m_液为需要抽取的液体质量；k_液为比例常数，且k_液<0；S_液为进液装置对应管路的截面积；a_液、b_液、c_液为常数；T_l液为进液装置为最低功率的液体温度；T_h液为进液装置为最高功率的液体温度。

在上述的一种云泡沫控制方法中，所述比例常数k_液为-1～0。

在上述的一种云泡沫控制方法中，所述控制器根据进水模型公式对进水装置的输出功率P_水进行设定以及调节，进水模型公式的推导过程与上述进液模型公式的推导过程相同，从而可得出进水模型公式为：

其中，P_水max为进水装置的最大功率；m_液为需要抽取的水液质量；k_水为比例常数，且k_水<0；S_水为进水装置对应管路的截面积；a_水、b_水、c_水为常数；T_l水为进水装置为最低功率的水体温度；T_h水为进水装置为最高功率的水体温度。

在上述的一种云泡沫控制方法中，所述比例常数k_水为-1～0。

在上述的一种云泡沫控制方法中，所述控制器通过调节进水装置或进液装置或进气装置的占空比或变频、以实现对进水装置或进液装置或进气装置的输出功率的调节。

一种智能马桶，包括有上述任一项所述的一种云泡沫控制方法。

本发明相比现有技术突出的优点是：

本发明根据液体温度以及流量的变化对进水装置、进液装置以及进气装置的输出功率进行调节，以达到最佳发泡率，其可有效满足发泡的要求、又可实现对整体流量的调整以及温度所产生的差异调节。

附图说明：

图1是本发明的智能发泡控制的流程图；

图2是本发明的进液装置输出功率设定的流程图；

图3是本发明的进水装置输出功率设定的流程图。

具体实施方式：

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—3：

一种云泡沫控制方法，包括有发泡管路、以及通过管路与发泡管路相连通的进水装置、进液装置以及进气装置，所述发泡管路内设置有检测发泡管路内液体流量的流量计、检测进水装置内的液体温度的进水温度传感器、以及检测进液装置内的液体温度的进液温度传感器，由控制器根据控制流量计、进水温度传感器以及进液温度传感器的信号分别控制进水装置、进液装置以及进气装置的工作，包括以下步骤，

A、在控制器中设定发泡周期为t、时间变量为x、进气时间为X₀、目标流量为Q_目标值以及进气装置的输出功率为P；并且，通过进水温度传感器检测此时进水装置内的水液温度、以获得初始水体温度T_水，通过进液温度传感器检测此时进液装置内的液体温度、以获得初始液体温度T_液，由控制器根据进水温度传感器与进液温度传感器的信号分别设定进水装置的输出功率为P_水、进液装置的输出功率P_液；

更进一步，在本实施例中，发泡周期为t、时间变量为x、进气时间为X₀以及目标流量为Q_目标值均已预先设定完成，其在正常工作时、控制器在步骤A中需要进行的逻辑判断步骤顺序依次是：

A1、开启发泡功能；

A2、设定进液装置的输出功率P_液、进水装置的输出功率为P_水；

A3、设定进气装置的输出功率为P；

B、开启进水装置、进液装置以及进气装置；而在本实施例中，控制器在步骤B中需要进行的逻辑判断步骤顺序依次是：

B1、开启进水装置，并设定X₀＝0；

B2、开启进液装置、进气装置；

C、在0<x<X₀时，控制器控制进水装置、进液装置以及进气装置分别以步骤A中所预设的P_水、P_液以及P进行工作；

由于在本实施例中X₀＝0，故控制器可直接跳过步骤C进入步骤D；

D、在X₀<x<t时，

通过流量计检测发泡管路内液体流量以获得测得流量Q_测量值，当Q_测量值≠Q_目标值时、控制器对进气装置的输出功率P进行调节；当Q_测量值＝Q_目标值时、则进气装置的输出功率P保持不变；

由进水温度传感器检测此时进水装置内的水液温度、以获得水体温度T_水，当水体温度T_水≠初始水体温度T_水、控制器对进水装置的输出功率P_水进行调节，当水体温度T_水＝初始水体温度T_水时、则进水装置的输出功率P_水保持不变；

由进液温度传感器检测此时进液装置内的液体温度、以获得液体温度T_液，当液体温度T_液≠初始液体温度T_液、控制器对进液装置的输出功率P_液进行调节，当液体温度T_液＝初始液体温度T_液时、则进液装置的输出功率P_液保持不变；

其中，在步骤D的执行过程中，控制器的逻辑判断是进行反复执行的、以到达对进气装置、进水装置以及进液装置的输出功率的实时调节。

在本实施例中，控制器在步骤D中需要进行的逻辑判断步骤顺序依次是：

D1、判断是否Q_测量值<Q_目标值，若为“yes”，则对进气装置的输出功率进行调节、并跳过步骤D2进入步骤D3；若为“no”，则直接进入步骤D2；

D2、判断是否Q_测量值>Q_目标值，若为“yes”，则对进气装置的输出功率进行调节、再进入步骤D3；若为“no”，则直接进入步骤D3；

D3、判断是否液体温度T_液≠初始液体温度T_液，若为“yes”，则对进液装置的输出功率进行调节、再进入步骤D4；若为“no”，则直接进入步骤D4；

D4、判断是否水体温度T_水≠初始水体温度T_水，若为“yes”，则对进水装置的输出功率进行调节、再进入步骤D5；若为“no”，则直接进入步骤D5；

D5、判断是否x>t，若为“yes”，则进入步骤E；若为“no”，则重新进入步骤D1；

E、在x>t时，关闭进水装置、进液装置与进气装置，完成发泡功能。

更进一步，在发泡管路中设置流量计，可以实时监测发泡管路的流量。由于发泡周期t基本上为定值，为满足***发泡率的要求，需要对进气装置的输出功率进行调节，一方面可以满足发泡率的要求，另一方面可以实现对整体流量的调整，其所述控制器根据进气模型公式对进气装置的输出功率P进行设定以及调节，进气模型公式为：

其中，P_max为进气装置的功率最大值；a为比例常数；τ为进气装置的最小功率调节系数。

并且，所述进气装置的最小功率调节系数τ为0.01～0.1；比例常数a为0.3～0.8。其τ与a的具体数值大小应根据实际进气装置的设备而定。而在本实施例中，进气装置的最小功率调节系数τ为0.04；比例常数a为0.6。

与此同时，由于在本实施例中X₀＝0，故进气模型公式也可以为：

与此同时，根据液体温度传感器检测并获得的液体温度T_液，由所述控制器根据进液模型公式对进液装置的输出功率P_液进行设定以及调节，进液模型公式为：

其中，P_液max为进液装置的最大功率；m_液为需要抽取的液体质量；k_液为比例常数，且k_液<0；S_液为进液装置对应管路的截面积；a_液、b_液、c_液为常数，且a_液、b_液、c_液的具体数值应当根据实际液体而定；T_l液为进液装置为最低功率的液体温度；T_h液为进液装置为最高功率的液体温度。

并且，所述比例常数k_液为-1～0，而在本实施例中，k_液为-0.6。

更进一步，根据水体温度传感器检测并获得的水体温度T_水，由所述控制器根据进水模型公式对进水装置的输出功率P_水进行设定以及调节，进水模型公式为：

其中，P_水max为进水装置的最大功率；m_液为需要抽取的水液质量；k_水为比例常数，且k_水<0；S_水为进水装置对应管路的截面积；a_水、b_水、c_水为常数，且a_水、b_水、c_水的具体数值应当根据实际液体而定；T_l水为进水装置为最低功率的水体温度；T_h水为进水装置为最高功率的水体温度。

并且，所述比例常数k_水为-1～0，而在本实施例中，k_水为-0.4。

而在本发明中，对进水装置、进液装置以及进气装置的输出功率调节主要采用的方式为：所述控制器通过调节进水装置或进液装置或进气装置的占空比或变频、以实现对进水装置或进液装置或进气装置的输出功率的调节。

其上述的云泡沫控制方法实际应用在一种智能马桶中。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非以此限制本发明的实施范围，故：凡依本发明的形状、结构、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种云泡沫控制方法，包括有发泡管路、以及通过管路与发泡管路相连通的进水装置、进液装置以及进气装置，其特征在于：所述发泡管路内设置有检测发泡管路内液体流量的流量计、检测进水装置内的液体温度的进水温度传感器、以及检测进液装置内的液体温度的进液温度传感器，由控制器根据控制流量计、进水温度传感器以及进液温度传感器的信号分别控制进水装置、进液装置以及进气装置的工作，包括以下步骤，

A、在控制器中设定发泡周期为t、时间变量为x、进气时间为X₀、目标流量为Q_目标值以及进气装置的输出功率为P；并且，通过进水温度传感器检测此时进水装置内的水液温度、以获得初始水体温度T_水，通过进液温度传感器检测此时进液装置内的液体温度、以获得初始液体温度T_液，由控制器根据进水温度传感器与进液温度传感器的信号分别设定进水装置的输出功率为P_水、进液装置的输出功率P_液；

B、开启进水装置、进液装置以及进气装置；

C、在0<x<X₀时，

控制器控制进水装置、进液装置以及进气装置分别以步骤A中所预设的P_水、P_液以及P进行工作；

D、在X₀<x<t时，

通过流量计检测发泡管路内液体流量以获得测得流量Q_测量值，当Q_测量值≠Q_目标值时、控制器对进气装置的输出功率P进行调节；当Q_测量值＝Q_目标值时、则进气装置的输出功率P保持不变；

由进水温度传感器检测此时进水装置内的水液温度、以获得水体温度T_水，当水体温度T_水≠初始水体温度T_水、控制器对进水装置的输出功率P_水进行调节，当水体温度T_水＝初始水体温度T_水时、则进水装置的输出功率P_水保持不变；

由进液温度传感器检测此时进液装置内的液体温度、以获得液体温度T_液，当液体温度T_液≠初始液体温度T_液、控制器对进液装置的输出功率P_液进行调节，当液体温度T_液＝初始液体温度T_液时、则进液装置的输出功率P_液保持不变；

E、在x>t时，关闭进水装置、进液装置与进气装置，完成发泡功能；

所述控制器根据进气模型公式对进气装置的输出功率P进行设定以及调节，进气模型公式为：

其中，P_max为进气装置的功率最大值；a为比例常数；τ为进气装置的最小功率调节系数；

所述控制器根据进液模型公式对进液装置的输出功率P_液进行设定以及调节，进液模型公式为：

其中，P_液max为进液装置的最大功率；m_液为需要抽取的液体质量；k_液为比例常数，且k_液<0；S_液为进液装置对应管路的截面积；a_液、b_液、c_液为常数；T_l液为进液装置为最低功率的液体温度；T_h液为进液装置为最高功率的液体温度；

所述控制器根据进水模型公式对进水装置的输出功率P_水进行设定以及调节，进水模型公式为：

其中，P_水max为进水装置的最大功率；m_液为需要抽取的水液质量；k_水为比例常数，且k_水<0；S_水为进水装置对应管路的截面积；a_水、b_水、c_水为常数；T_l水为进水装置为最低功率的水体温度；T_h水为进水装置为最高功率的水体温度。

2.根据权利要求1所述的一种云泡沫控制方法，其特征在于：所述进气装置的最小功率调节系数τ为0.01～0.1。

3.根据权利要求1所述的一种云泡沫控制方法，其特征在于：所述比例常数a为0.3～0.8。

4.根据权利要求1所述的一种云泡沫控制方法，其特征在于：所述比例常数k_液为-1～0。

5.根据权利要求1所述的一种云泡沫控制方法，其特征在于：所述比例常数k_水为-1～0。

6.根据权利要求1所述的一种云泡沫控制方法，其特征在于：所述控制器通过调节进水装置或进液装置或进气装置的占空比或变频、以实现对进水装置或进液装置或进气装置的输出功率的调节。

7.一种智能马桶，其特征在于：包括有权利要求1-6任一项所述的一种云泡沫控制方法。

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