即熱式加熱體出水溫度的智能控制方法技術

涉及一種即熱式加熱體出水溫度的智能控制方法，包括單片機，安裝在儲水容器底部并與所述的單片機相連的溫度傳感器R0，所述的單片機每隔固定時間檢測所述溫度傳感器R0的儲水容器溫度T0(t)，已知水的密度為ρ，水的比熱容為C，所述的即熱式加熱體的內阻為R,所述的即熱式加熱體的熱轉換效率為K，并且設定所述的即熱式加熱體的出水流量為Q，出水溫度為T2(t)，根據熱平衡原理得到公式C*(T2(t)-T0(t))*ρ*Q=K*P，其中，P為所述的即熱式加熱體的加熱功率，P=PWM*V2/R，其中，PWM為加熱的占空比，V為供電電壓，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)。其積極的效果是，基于進水溫度和出水溫度，計算控制變量，避免了經驗性質的處理，從理論上解決了即熱式加熱體的控制問題。?

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及大功率即熱式加熱體的智能控制方法。
技術介紹
對于磨豆咖啡機，即熱式飲水設備或者即熱式電熱水器，都是采用大功率的即熱式加熱體，可以實現冷水到熱水的立即加熱。為了實現即熱的效果，即熱式加熱體都是采用大功率配置，由于功率較大，溫度變化速度很快，傳統測溫用的傳感器獲得的溫度數據延遲時間較大，同時，由于溫度傳感器不能與水直接接觸，中間必須要有衛生合格材料進行隔離，這樣就更增加了數據的延遲時間。由于檢測數據的延遲性會造成出水溫度的巨大波動，給控制系統開發設計帶來很大的難度。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決即熱式加熱體出水溫度的控制問題，利用儲水容器溫度和已知參數，準確控制出水溫度。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是: ，包括進行集中控制的單片機，安裝在儲水容器底部并與所述的單片機相連的溫度傳感器R0，所述的單片機每隔固定時間檢測所述溫度傳感器RO的儲水容器溫度TtlU)，已知水的密度為P，水的比熱容為C，所述的即熱式加熱體的內阻為R，所述的即熱式加熱體的熱轉換效率為K，并且設定所述的即熱式加熱體的出水流量為Q，出水溫度為T2 (t)，根據熱平衡原理得到公式C*( T2 (t) - T0 (t) )* P*Q=K*P，其中，P為所述的即熱式加熱體的加熱功率，P=PWM*V2/R，其中，PWM為加熱的占空比，V 為供電電壓，因此得到 C*( T2 (t) - T0 (t) )* P* Q= K*PWM*V2/R，最后整理得到 PWM=C* (T2 (t) - T0 (t))* P* Q* R /( K*V2)。保持所述的出水流量β不變，可通過調節所述的占空比PWM，控制所述的出水溫度T2 ⑴，為 T2 (t) = ( K*PWM *V2) / (C* P *Q*R) + T0 (t)。在所述的占空比PWM等于100%的情況下，可通過調節所述的出水流量Q，來控制所述的出水溫度T2(t)，所述的出水流量Q = K*V2/ (c*p* R* (T2(t) - T0(t)))。本專利技術的有益效果主要表現在:1、不進行出水溫度檢測，無檢測延時；2、采用開環控制方法，控制響應快，穩定性好，出水溫度不會大幅波動。 附圖說明圖1是即熱式加熱體的加熱框圖； 圖2是即熱式加熱體出水溫度的控制流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步描述。參照圖1，圖2，，包括進行集中控制的單片機，安裝在儲水容器I底部并與所述的單片機相連的溫度傳感器R0，所述的單片機每隔固定時間檢測所述溫度傳感器RO的儲水容器I溫度TtlU)。已知水的密度為P，水的比熱容為C，所述的即熱式加熱體2的內阻為R，所述的即熱式加熱體2的熱轉換效率為K，并且設定所述的即熱式加熱體2的出水流量為Q，出水溫度為T2 (t)。所述的即熱式加熱體2功率很大，所以加熱速度快，冷水經過以后能加熱到足夠溫度，但是由于功率較大，溫度變化速度很快，傳統測溫用的傳感器獲得的溫度數據延遲時間較大，同時，由于溫度傳感器不能與水直接接觸，中間必須要有衛生合格材料進行隔離，這樣就更加增加了數據的延遲時間。由于檢測數據的延遲性會造成出水溫度的巨大波動，不能達到實際使用要求。為了能夠準確控制出水溫度，必須放棄傳統基于溫度檢測的閉環控制方法，采用開環控制方法，利用儲水容器溫度和已知參數，準確控制出水溫度。根據所述的即熱式加熱體2的加熱原理，電能經過一定的損耗轉換成熱能傳遞給所述的即熱式加熱體2內部的水，水獲 得熱量溫度升高。基于熱平衡原理得到公式C*( T2 (t) - T0 (t) )* P* Q=K*P， 其中，P為所述的即熱式加熱體2的加熱功率，而所述的即熱式加熱體2采用基于占空比的數字式控制技術，因此p=pw v2/r, 其中，PWM為控制的占空比，V為供電電壓，因此得到 C*( T2 (t) - T0(t) )* P * Q= K*PWM*V2 /R, 最后整理得到PWM=C* (T2 (t) - T0 (t)) * P * Q* R / ( K*V2)。在實際控制應用中，根據一系列參數、所述的儲水容器I溫度TtlU)以及需要達到的出水溫度T2 (t)，就可以計算得到控制的占空比PWM。對所述的即熱式加熱體2施加這個控制的占空比PWM就可以獲得需要的出水溫度T2 (t)，從而實現準確的開環控制。在保持所述的出水流量β不變的情況下，所述的占空比PWM控制所述的出水溫度T2(t)，為 T2 (t) = ( K*PWM *V2) / (C* P *Q*R) + T0 (t)。更進一步，在所述的占空比PWM等于100%的情況下，可通過調節所述的出水流量Q，來控制所述的出水溫度T2 (t)，所述的出水流量Q = K*V2/ (C*P* R* (T2(t) - Ttl(t)))。綜上所述，該專利技術根據即熱式加熱體的特點，放棄傳統基于溫度檢測的閉環控制方法，采用開環控制方法，利用 儲水容器溫度和已知參數，準確控制出水溫度，具有很好的應用前景。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
即熱式加熱體出水溫度的智能控制方法，包括進行集中控制的單片機，安裝在儲水容器底部并與所述的單片機相連的溫度傳感器R0，其特征在于：所述的單片機每隔固定時間檢測所述溫度傳感器R0的儲水容器溫度T0(t)，已知水的密度為ρ，水的比熱容為C，所述的即熱式加熱體的內阻為R,?所述的即熱式加熱體的熱轉換效率為K，并且設定所述的即熱式加熱體的出水流量為Q，出水溫度為T2(t)，根據熱平衡原理得到公式C*(?T2(t)???T0(t)?)*?ρ*?Q=K*P，其中，P為所述的即熱式加熱體的加熱功率，P=PWM*V2/R，其中，PWM為所述的即熱式加熱體的加熱的占空比，V為供電電壓，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)。

【技術特征摘要】
1.即熱式加熱體出水溫度的智能控制方法，包括進行集中控制的單片機，安裝在儲水容器底部并與所述的單片機相連的溫度傳感器R0，其特征在于:所述的單片機每隔固定時間檢測所述溫度傳感器RO的儲水容器溫度TtlU)，已知水的密度為P，水的比熱容為C，所述的即熱式加熱體的內阻為R，所述的即熱式加熱體的熱轉換效率為K，并且設定所述的即熱式加熱體的出水流量為Q，出水溫度為T2(t)，根據熱平衡原理得到公式C*( T2(t)-T0 (t) )* P* Q=K*P，其中，P為所述的即熱式加熱體的加熱功率，P=PWM*V2/R，其中，PWM為所述的即熱式加熱體的加熱的占空比，V為供電電壓，因此得到C*( T2(t) - T0 (t) )* P*Q...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉瑜，程曉東，
申請(專利權)人：慈溪思達電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：