一种可设置洗浴人数的电热水器及其控制方法 【技术领域】
本发明属于热水器技术领域，具体地说，是涉及一种可以根据洗浴人数对内胆中水的加热温度进行自动控制的智能型电热水器及其智能控制方法。
背景技术
现有的电热水器通常采用手动设定加热温度的方式来满足不同季节不同数量用户的用水需求，即现有的温度设定方式需要用户根据洗浴的人数、环境的温度来估计需要设定的加热温度。这对于初期使用热水器的用户来说很难估计出合适的设定温度，经常会出现热水不够用或者热水剩余过多造成能源浪费等问题。
基于此，如何设计一种可以根据洗浴人数以及环境温度来自动控制热水器加热到所需的热水量的智能控制装置，是本发明所要解决的主要问题。
【发明内容】
本发明为了解决现有电热水器只能根据用户设定的加热温度来控制其内胆中加热器的加热功率或/和时间，以获得所需的热水量，从而容易出现热水不够用或者浪费的问题，提供了一种可实现智能控制的电热水器，只需用户设定洗浴人数就可以自动计算出合适的加热温度。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种可设置洗浴人数的电热水器包括外壳、内胆、加热管、水温传感器和控制器，在所述外壳上的控制面板上设置有洗浴人数设定键，与所述控制器构成控制回路，工作时，控制器采集洗浴人数的设置信息生成相应的控制信号，进而控制加热管将内胆中的水加热到与设定键相对应的温度。
进一步的，该电热水器还包括环境温度传感器，与控制器构成信号传输回路。在所述控制器中存储有环境温度、洗浴人数以及加热温度的对照表，所述控制器根据接收到的洗浴人数设置信息和环境温度查找所述的对照表，进而确定合适的加热温度，并根据所述加热温度生成相应的控制信号，以对加热管进行控制。
又进一步的，在所述电热水器的内胆中设置有水温传感器，检测内胆中水的温度并反馈至所述的控制器；所述控制器根据加热温度和内胆水温生成相应的控制信号，以控制加热管的加热功率和/或时间。
其中，所述控制器根据加热温度和内胆水温采用PID算法计算出加热管的加热功率，以达到快速加热的目的。
再进一步的，所述电热水器具有洗浴人数设定面板，该洗浴人数设定面板上设置有用于设定洗浴人数的按键和显示设定信息的显示屏；当然，也可以在所述洗浴人数设定面板上设置触摸屏，设定并显示洗浴人数。
更进一步的，所述环境温度传感器设置在电热水器的外壳体上，优选设置在外壳体的顶部、底部或左右两侧等不影响整机美观的位置处。
基于上述电热水器结构，本发明同时提供了一种可设置洗浴人数的电热水器的控制方法，包括以下步骤：
a、采集洗浴人数设置信息；
b、控制器结合采集到的环境温度和洗浴人数设置信息生成相应的控制信号，进而控制电热水器的加热管将内胆中的水加热到合适的温度。
进一步的，该控制方法还包括采集环境温度的步骤。其中，所述控制器可以根据其内部存储的环境温度、洗浴人数以及加热温度的对照表，通过查表的方法来确定合适的加热温度，进而根据所述加热温度生成相应的控制信号来对加热管进行控制。当然，也可以采用数学建模的方法来生成特定的计算公式，进而结合采集到地环境温度值以及洗浴人数设置信息来计算出所需的加热温度，以控制加热管将内胆中的水加热到所述的加热温度。
再进一步的，所述控制器根据加热温度以及采集到的内胆水温，采用PID等算法计算出加热管的加热功率，进而生成相应的控制信号控制加热管加热。当然，也可以控制加热管以固定的加热功率进行加热，当电热水器内胆中的水加热到所述的加热温度时，控制加热管停止加热。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的电热水器可以根据用户设定的洗浴人数自动控制加热管将内胆中的水加热到用户所需的温度，以向用户提供实际所需的热水量，进而有效避免了传统温度设定方法所存在的盲目性以及经常造成的热水不够用或者浪费等问题，不仅满足了用户的使用需求，而且节约了能源，从而显著提升了电热水器的整机性能品质，增强了其市场竞争的能力。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
图1是本发明所提出的可设置洗浴人数的电热水器的外部结构的一种实施例的结构示意图；
图2是图1所示电热水器内部电路的一种实施例的原理框图；
图3是本发明所提出的电热水器的控制方法的程序流程框图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明的实施例进行详细地描述。
本发明的电热水器为用户提供了用于设定洗浴人数的交互式操作面板，通过采集用户键入的设置信息，并结合环境温度等相关信息，可以自动计算出合适的加热温度，进而生成相应的控制信号，以合理地控制电热水器内胆中的加热管进行加热，从而可以自动获得用户所需的热水量，并控制热水器完成加热过程，实现了电热水器的智能化控制。
下面通过一个具体的实施例来详细阐述所述可设置洗浴人数的电热水器的具体组成结构以及工作原理。
实施例一，参见图1所示，在本实施例中，将洗浴人数设定面板设置在电热水器的壳体上，比如前壳体1上，或者前壳体1下部独立设置的操控平台2上，如图1所示，其具体安装位置以方便用户触发操作为宜。
在所述洗浴人数设定面板中可以具体包括用于设定洗浴人数的按键3和显示设定信息的显示屏4。当用户需要对热水器内胆中的水进行加热时，通过触发按键3来输入需要洗浴的人数。显示屏4在用户操作过程中实时显示响应信息，以指导用户完成设定过程。
作为另外一种实施例，所述洗浴人数设定面板也可以采用一块触摸屏实现(图中未示出)，以提高热水器整机外观的美观性。用户通过点击该触摸屏即可调出洗浴人数的设定菜单，以完成人数设定操作。
所述洗浴人数设定面板对于目前没有配备控制面板的电热水器来说，需要独立增设；而对于那些已经配置有控制面板的电热水器来说，可以直接利用现有的控制面板来兼容完成洗浴人数的设定功能，或者直接将现有控制面板的温度设定功能修改为洗浴人数设定功能即可，以简化控制面板的设计，节约硬件成本。
当然，所述洗浴人数设定面板也可以采用其他多种设计形式实现，本实施例不限于此。
设定人数实际上是设定一段时间内热水的供应量。一段时间内热水的供应量与热水器的有效容量、温度设定高低、加热管的加热功率、温控精度(温度传感器的精密度)以及环境温度等因素密切相关。其中任何一个量值的变化都会使热水供应量发生改变。对于一个已经成型的电热水器来说，热水器的有效容量、温控精度已经确定，只需根据采样温度来确定温度设定值(即加热温度)和加热功率和/或时间即可。
本实施例在电热水器上设置了环境温度传感器6和内胆水温传感器。其中，所述环境温度传感器6可以设置在电热水器的外壳体上，用于对电热水器所处的环境温度进行实时检测，优选设置在电热水器外壳体的顶部、底部或者两侧等不影响电热水器整体美观的隐蔽地方，如图1所示，可以设置在电热水器的左侧壳体5的中间位置。通过检测环境温度可以初步判断当前所处的季节，如果是气温较高的夏天，用户所需的热水量相对较少，因此应该选择较低的加热温度；如果是寒冷的冬天，用户所需的热水量相对较多，因此应该选择足够高的加热温度，以保证用户有足够的热水使用。当然，对于那些电源线上连接有线控器的电热水器来说，所述的环境温度传感器6也可以设置在所述的线控器上，图中未示出，同样可以达到实时检测环境温度的设计目的。内胆水温传感器设置在电热水器的内胆中，用于检测内胆中水的温度，以实时反馈水温信息，进而判断内胆中的水是否加热到设定的加热温度。
图2为上述电热水器的内部电路原理框图。通过环境温度传感器和内胆水温传感器采集到的温度信息转换为一定形式的检测信号后，输出至控制器进行处理。所述检测信号可以是模拟信号，比如模拟电压信号或者模拟电流信号，经模数转换器转换成数字信号后输出至控制器进行数字化处理；或者，可以将生成的模拟检测信号直接输出至所述控制器的模拟信号输入端，经控制器内部的模数转换器转换生成数字信号后，再进行数字化处理。当然，所述检测信号也可以是数字信号，直接输出至控制器中进行数字化处理。
在本实施例中，所述控制器可以采用电热水器中原有的单片机实现。
在用户使用电热水器时，操作控制面板输入洗浴人数，比如一人洗浴、两人洗浴、三人洗浴等等。控制器对采集到的用户触发信息进行接收识别，进而确定洗浴人数。与此同时，控制器接收来自环境温度传感器输出的环境温度检测信号，根据接收到的检测信号判断当前季节，比如春秋季、夏季或者冬季，并结合设定的洗浴人数通过其内部存储的环境温度、洗浴人数以及加热温度的对照表，如表1所示，以容量为30升的电热水器为例，通过查表的方式获得所需的加热温度，进而根据所述加热温度生成相应的控制信号，控制内胆中的加热管进行加热。
表1
在控制器对加热管进行控制的过程中，控制器通过内胆水温传感器实时检测内胆中水的温度。为了快速加热到设定的加热温度，所述控制器可以采用传统的PID算法，将设定的加热温度作为输入值，将内胆中的水温值作为反馈值，采用负反馈方式计算出加热管的加热功率，进而根据该加热功率生成相应的控制信号输出至连接加热管的控制电路，以控制加热管的加热功率。这样一来，当内胆中的水温远低于设定的加热温度时，控制器控制加热管以较高的加热功率运行，以尽快提高水温，缩短加热时间。当内胆中的水温逐渐接近设定的加热温度时，控制器控制加热管以较低的加热功率运行，从而使内胆中的水温逐渐加热到设定的加热温度，以实现精确控温。当内胆中的水温到达设定温度时，控制器根据内胆水温传感器反馈回来的检测信号控制加热管停止加热。
当然，也可以控制加热管以固定的加热功率进行加热，当电热水器内胆中的水加热到设定的加热温度时，通过控制器控制加热管停止加热。
作为另外一种实施例，也可以采用根据设定的加热温度确定加热管的加热时间的方式来控制加热管运行。此方法无需采集内胆水温的检测信号，只需控制加热管以一定的加热功率运行设定的加热时间即可。显然这种控制方法实现起来相对容易，但是对于温控的准确性来说远不及上述两种方式。
另外，在其他实施例中，也可以不采用环境温度传感器，只根据用户设定的洗浴人数设置信息来产生所需的加热温度。
图3是电热水器智能控制方法的流程框图，由控制器调用执行，具体包括以下步骤：
S301、程序开始、初始化，定义各变量并赋初始值；
S302、读取环境温度传感器采集输入的环境温度；
S303、读取用户输入的洗浴人数设置信息；
S304、结合读取的环境温度和洗浴人数设置信息查找环境温度、洗浴人数以及加热温度的对照表，如表1所示，以确定所需的加热温度；
S305、读取内胆水温传感器反馈的内胆水温信号；
S306、判断内胆水温是否到达设定的加热温度，若是，则执行步骤S308；否则，执行后续步骤；
S307、控制加热管以固定的加热功率运行，返回步骤S305；
S308、控制加热管停止加热；
S309、程序结束。
当然，对于加热温度的计算也可以采用数学建模的方法来生成特定的计算公式，进而结合采集到的环境温度以及洗浴人数设置信息来计算出所需的加热温度，以控制加热管将内胆中的水加热到设定的加热温度。
本发明的电热水器只需用户设定洗浴人数，就可以自动计算出合适的加热温度，从而极大方便了用户的日常使用，提高了电热水器产品的智能化水平。
当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式而已，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。