一种判断烧水器内水沸点的方法.pdf

本发明公开了一种判断烧水器内水沸点的方法，其技术方案的要点是通过温度传感器检测烧水器内被加热容器的温度；通过控制器采集水在单位时间S内的始温升值T1，控制器通过此方法依次检测出水后续的温升值TN,其中N为大于1的自然数；通过控制器与程序中预先设定的值进行比较，如T1-TN小于设定值，控制器继续进行A3步骤并与设定值比较，直到T1-TN大于或等于设定值，则水温达到沸点。本发明是基于在很难准确测温的情况下提出，本发明不依赖于温度的绝对值，只要测量升温曲线就可以计算出沸点，减少了环境对传感器的影响，简单可靠。采用此方法判断沸点的燃气灶能够实现智能控制。

权利要求书
1.  一种判断烧水器内水沸点的方法，其特征在于：
A1、通过温度传感器(2)检测烧水器内被加热容器的温度；
A2、通过控制器(1)采集温度传感器(2)在单位时间S内的温 升值计为T1；
A3、控制器(1)通过A2步骤依次检测出后续的温升值TN；
A4、通过控制器(1)与程序中预先设定的值进行比较，如T1-TN 小于设定值，控制器继续进行A3步骤并与设定值比较，直到T1-TN 大于或等于设定值，则水温达到沸点；
A5、通过控制器(1)控制执行机构(3)关闭烧水器的电源或气 源；
A6、通过控制器(1)控制报警单元(5)提醒用户。

2.  根据权利要求1所述判断烧水器内水沸点的方法，其特征 在于：所述烧水器为燃气灶(7)，在A4和A5之间还有A41步骤，所 述执行机构(3)将所述燃气灶(7)转为小火加热至计时器(4)预 定的时间。

3.  根据权利要求2所述判断烧水器内水沸点的方法，其特征 在于：所述执行机构(3)包括设在燃气灶(7)上用于对加热功率调 整电路(301)和控制燃气通断并调节燃气流量的燃气流量控制阀 (302)。

4.  根据权利要求1所述判断烧水器内水沸点的方法，其特征 在于：所述烧水器为饮水机或电烧水壶，所述执行机构(3)包括加 热功率调整电路(301)。

说明书一种判断烧水器内水沸点的方法
【技术领域】
本发明涉及一种间接判断烧水器内水沸点的方法以及利用判断 的沸点对烧水器进行自动控制。
【背景技术】
目前，很多烧水器带烧水的功能，例如饮水机、电磁炉、燃气灶、 分体式自动煲(汤)药器等，但是，由于烧水器无法用温度传感器直 接测量水温，而是通过间接测量盛水容器温度来判断沸点，现有技术 方法会造成测温精度难度很大，如测量高压锅内食物或水的温度的 话，大多是通过锅底安装温度传感器来检测温度，但锅底温度与锅内 水温会存在超前或滞后的偏差，所以此种方法准确判断沸点非常困 难，因此有很多饮水机水温达不到沸点就停止加热，而电磁炉、燃气 灶则需要沸点过后很长时间才能判断出来，造成能源浪费，同时饮用 长时间沸腾的水也会对身体造成一定的伤害，另外分体式自动煲(汤) 药器都没有判断沸点的技术，无法达到定量出药(汤)的目的，这也 是分体式自动煲(汤)药器的一个行业技术的缺陷。
另外人们在烹饪食物时，为缩短烹饪时间，在沸点以前需要大火 加热食物，但是到了沸点时，需要将火力调小，防止汤液溢出或食物 被烧糊并节约能源，沸点是这些电器实现自动烹饪的判断条件，也是 启动后续程序动作的依据，例如煲汤、煮米饭、煮稀饭等等，都必须 先判断沸点，才能实现自动控制，假如沸点判断不准，也会影响烹饪 效果。
【发明内容】
本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种烧水器判断水沸 点的方法并以此自动控制执行机构改变火力或停止加热，该方法通过 间接测温能够准确快速地判断水的沸点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种判断烧水器内水沸点的方法，其特征在于：
A1、通过温度传感器2检测烧水器内被加热容器的温度；
A2、通过控制器1采集水在单位时间S内的温升值计为T1；
A3、控制器1通过此方法依次检测出水后续的温升值TN；
A4、通过控制器1与程序中预先设定的值进行比较，如T1-TN 小于设定值，控制器继续进行A3步骤并与设定值比较，直到T1-TN 大于或等于设定值，则水温达到沸点；
A5、通过控制器1控制执行机构3关闭烧水器的电源或气源；
A6、通过控制器1控制报警单元5提醒用户。
如上所述判断烧水器内水沸点的方法，其特征在于：所述烧水器 为燃气灶7，在A4和A5之间还有A41步骤，所述执行机构3将所述 燃气灶7转为小火加热至计时器4预定的时间。
如上所述判断烧水器内水沸点的方法，其特征在于：所述执行机 构3包括设在燃气灶7上用于对加热功率调整电路301和控制燃气通 断并调节燃气流量的燃气流量控制阀302。
如上所述判断烧水器内水沸点的方法，其特征在于：所述烧水器 为饮水机或电烧水壶，所述执行机构3包括加热功率调整电路301。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1、本发明是基于在很难准确测温的情况下提出，本发明不依 赖于温度的绝对值，只要测量升温曲线就可以计算出沸点，减少了环 境对传感器的影响，简单可靠。
2、本发明可以提高沸点的计算精度，为很多需要计算沸点的 智能控制提供计算依据，采用此方法判断沸点的燃气灶能够实现智能 控制，在成功判断沸点后能够自动转变火力或者烹饪至预定时间后自 动关闭燃气灶。
【附图说明】
图1是本发明判断沸点的流程图；
图2是本发明温升曲线图1；
图3是本发明温升曲线图2；
图4是本发明温升曲线图3；
图5是本发明实施例燃气灶的结构示意图；
图6是本发明实施例燃气灶自动控制的流程图。
图中；1为控制器；2为温度传感器；3为执行机构；301为加热 功率调整电路；302为燃气流量控制阀；4为计时器；5为报警单元； 6为锅具；7为燃气灶。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步描述，先介绍下该沸点判断方法 所依据的的原理。
如图2所示，A、B、C分别为三次工作的温升曲线，T1、T2、 T3分别为一个单位时间S内升高的温度，STA、STB、STC分别为三 次工作达到沸点所需要的时间。
由图2可以看出，单位时间内温升越小的曲线达到沸点所需的时 间越长，即STA、STB、STC与T3、T2、T1成反比。也就是说假设 某一电器在烧水时，其加热功率恒定不变，热效率也不发生改变，散 热条件也恒定不变，那么根据实际计算得：STA、STB、STC与T3、 T2、T1的倒数成正比，由此得出计算公式(以A曲线为例)：STA＝ (1÷T3)×K,式中K为调整系数，为常量。
饮水机就可以采用上述计算方法计算沸点，因为饮水机的加热器 具、加热功率、内部环境都不会有很大差异。
但是很多电器在工作中往往很多参数是变化的，改变加热器具就 改变了整机的热效率，改变工作坏境就改变了散热条件等等，这时上 面的公式就会发生误差，如图3所示，误差范围为W，沸点在W的 范围内任意一点出现，由于实际工作中的参数变化不是很大，所以实 际W的值很小，如图3所示计算公式应为ST＝((1÷T)×K)± (W÷2)，式中W是实际测量的最大误差值，K为调整系数，实际 此公式计算的是一个范围，也就是说沸点一定在此公式范围内出现， 不在此公式范围内的沸点应为干扰所致，可以忽略而不做处理。
有了一个沸点范围，还要计算准确的沸点，如图4所示，这就是 实际工作温升曲线，在接近沸点的时候，由于水蒸气逐步增多，带走 的热量也逐步增加，所以温升也逐步变慢，当达到沸点后，由于传感 器滞后的原因，导致温度还会慢慢升高，一直到吸热和散热达到平衡 点时，温度既不会升高也不会降低。
如图4所示，S1、S2、S3为相等的时间，但温升T1、T2、T3 就不会相等，当T1–T2大于或等于设定值时，即认为是沸点，也即 每次取相同等份的时间的温度变化值与T1进行比较，判断T1–T2 是否大于或等于设定值，如果条件成立即为沸点，如果条件不成立继 续判断T1–T2是否大于或等于设定值，一直计算到沸点出现。由于 实际工作中会遇到很多干扰，为了防止误判断，所以还要加入上述的 范围判断。
由于目前技术无法做到直接测量水的准确温度，故本发明温度传 感器测量的都是被加热容器的温度。具体判断水沸点的步骤如下：
A1、通过温度传感器2检测烧水器内被加热容器的温度；
A2、通过控制器1采集水在单位时间S内的温升值计为T1；
A3、控制器1通过此方法依次检测出水后续的温升值TN；
A4、通过控制器1与程序中预先设定的值进行比较，如T1-TN 小于设定值，控制器继续进行A3步骤并与设定值比较，直到T1-TN 大于或等于设定值，则水温达到沸点；
A5、通过控制器1控制执行机构3关闭烧水器的电源或气源；
A6、通过控制器1控制报警单元5提醒用户。
如果上述烧水器为燃气灶7，则在A4和A5之间还有A41步骤： 所述执行机构3将所述燃气灶7转为小火加热至计时器4预定的时 间。所述的执行机构3包括设在燃气灶7上用于对加热功率调整电路 301和控制燃气通断并调节燃气流量的燃气流量控制阀302。
如果上述烧水器为饮水机或电烧水壶，所述执行机构3包括加热 功率调整电路301。
所述的设定值是根据某一电器的实际测量的经验值，同时也会随 T1的大小变化而变化，设定值是在编写程序时根据实际测量与T1值 一一对应，在程序运行时可根据T1值大小，查表得到。
通常不同电器的设定值都不相同，但设定值都会在电器的程序里 预先设定好，且都会将电器的使用环境考虑在内，如饮水机与燃气灶 的设定值不同，但同一种燃气灶其设定值相同，且设定值不受燃气灶 7上使用的锅具6的影响，用户更不会因设定值不同而导致使用不便， 相反采用该方法判断沸点的烧水器可以此为依据实现智能控制。如烧 水器是饮水机，则下一程序中可控制执行机构3停止加热烧水，如烧 水器是燃气灶，则下一程序中控制执行机构3调小火力或者烹饪至预 定时间后自动关闭燃气灶，防止食物杯烧糊并节省能源。
如下采用燃气灶7烧水进行试验以说明设定值的计算过程，上述 的单位时间S为一分钟，对盛水的锅底进行测温，测的加热前锅底温 度(室温)t0＇＝20℃，1分钟、2分钟……5分钟锅底温度分别为t1＇ ＝44℃、t2＇＝68℃、t3＇＝84℃、t4＇＝96℃、t5＇＝102℃，通过直接 测量水温发现水在第五分钟刚好达到沸点，但五分钟后锅底温度还继 续升高，在六分钟达到吸热散热平衡t6＇＝107℃，此后锅底温度不 再升高，计算得出每分钟内锅底的温升分别为T1＇＝t1＇-t0＇＝24℃、 T2＇＝t2＇-t1＇＝24℃、T3＇＝t3＇-t2＇＝16℃、T4＇＝t4＇-t3＇＝12 ℃、T5＇＝t5＇-t4＇＝6℃、T6＇＝t6＇-t5＇＝5℃，由此得出设定值为 T1＇-T5＇＝18℃。
另外还需多次测量以得到设定值的平均值，假设设定值的平均值 就为18℃，那么在实际使用不能直接测量水温的情况下，采用该种 燃气灶烧水，测的锅底加热前温度(室温)t0＝26℃，每分钟测量一 次温度，t1＝50℃、t2＝71℃、t3＝90℃、t4＝95℃，t5＝99℃，计算的 温升分别为T1＝t1-t0＝24℃，T2＝t2-t1＝21℃，T3＝t3-t2＝19℃， T4＝t4-t3＝5℃，T5＝t5-t4＝4℃。T1-T2＝3℃，T1-T3＝5℃，均小 于18℃，而T1-T4＝19℃，T1-T5＝20℃均大于18℃，故在测量到t4＝95 ℃后就判断水温已经达到沸点，可以停止加热，而无需继续加热到 t5＝97℃，解决了温度传感器测量锅底温度超前或滞后水的实际温度 的问题。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描 述，并非对发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前 提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和 改进，均应落入本发明的保护范围。